(57)【要約】民生用、産業用、研究用、およびその他の用途向けのモバイルプラットフォームである。平らでない地形の上を移動するためといった、歩行システムまたはモバイルプラットフォームは、本体またはシャーシに対して取り付けられた一つまたはそれ以上の脚構成を含んでいる。一つの実施例において、脚構成は、一つまたはそれ以上の脚を含んでいる。車両が単一の方向に移動しているときに、それぞれのロータリージョイントの周りに同一かつ単一の方向において回転する脚といったものである。両方の脚のための回転軸は、互いに近接しており、かつ、好ましくは同軸に配置されており、そして、常に２つまたはそれ以上の脚が接地することができる。
2018508404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルプラットフォームであって、
第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に前記本体に関する横方向を定義する、本体と、
前記モバイルプラットフォームの前記第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、前記第１脚は、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚と、
前記本体における第２ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、前記第２脚は、前記プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第２ロータリージョイントは第２回転軸を有している、第２脚と、
を含み、
前記プロセッサは、前記第１脚が接地していないときには、前記第１脚が接地しているときよりも高速で前記第１脚を回転させるよう、前記第１アクチュエータに対して指示するように構成されており、かつ、
前記プロセッサは、前記第２脚が接地していないときには、前記第２脚が接地しているときよりも高速で前記第２脚を回転させるよう、前記第２アクチュエータに対して指示するように構成されている、
モバイルプラットフォーム。
【請求項２】
前記第２ロータリージョイントは、前記本体の前記第１側面において、前記第１アクチュエータから軸方向に離れて配置されている、
請求項１に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項３】
前記モバイルプラットフォームは、さらに、
前記第１脚が接地しているとき及び前記第２脚が接地しているときを判断するためのセンサ配置、を含み、
前記プロセッサは、前記センサ配置に応じて、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータを制御する、
請求項１または２に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項４】
前記プロセッサは、保管されている脚回転アルゴリズムに従うよう、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータに指示するように構成されている、
請求項１乃至３いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項５】
前記第１脚および前記第２脚それぞれは、長さが可変であり、かつ、前記第１脚および前記第２脚それぞれが圧縮される際に増加した伸張力を及ぼすことによって、前記第１脚および前記第２脚それぞれの終点が、１８０度より大きい範囲については概ね円周状の経路を移動することができ、かつ、垂直な脚角度に向かって進行的に前記脚の長さを短くしている接地力の結果として、１８０度より小さい範囲については概ね直線的かつ水平な経路を移動することができる、
請求項１乃至４いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項６】
前記第１脚は、前記第１平面よりも前記横方向において、より柔軟性があり、かつ、前記第２脚は、前記第２平面よりも前記横方向において、より柔軟性がある、
請求項１乃至５いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記第１脚および前記第２脚のうち少なくとも一つが常に接地しているよう、前記第１脚および前記第２脚を回転させるように構成されている、
請求項１乃至６いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記第１脚および前記第２脚それぞれの回転速度が、最初と最後の接地位置においては、より低く、かつ、垂直な脚位置においては、より速くなるよう、前記第１脚および前記第２脚を回転させるように構成されており、
前記第１ロータリージョイントおよび前記第２ロータリージョイントそれぞれの概ね一定な水平速度を維持する、
請求項１乃至７いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項９】
前記第１脚および前記第２脚それぞれにおいて、２つまたはそれ以上の足が、概ね垂直に移動可能なサスペンション部材に対して回転可能に取り付けられている、
請求項１乃至８いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１０】
前記第１脚および前記第２脚は、同軸上に設置されている、
請求項１乃至９いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１１】
前記モバイルプラットフォームは、さらに、
前記モバイルプラットフォームの前記第２側面における第３ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第３平面において３６０度回転するように取り付けられた第３脚であり、前記第３脚は、前記プロセッサにより制御される第３アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第３ロータリージョイントは第３回転軸を有している、第３脚と、
前記モバイルプラットフォームの前記第２側面における第４ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第４平面において３６０度回転するように取り付けられた第４脚であり、前記第４脚は、前記プロセッサにより制御される第４アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第４ロータリージョイントは第４回転軸を有している、第４脚と、
を含み、
前記プロセッサは、前記第３脚が概ね接地していないと期待されるときには、前記第３脚が接地していると期待されるときよりも高速で１８０度より大きい範囲について前記第３脚を回転させるよう、前記第３アクチュエータに対して指示するように構成されており、かつ、
前記プロセッサは、前記第４脚が概ね接地していないと期待されるときには、前記第４脚が接地していると期待されるときよりも高速で前記第４脚を回転させるよう、前記第４アクチュエータに対して指示するように構成されている、
請求項１乃至１０いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１２】
前記センサ配置は、前記第３脚が接地しているとき及び前記第４脚が接地しているときを判断するように構成されている、
請求項１１に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１３】
前記第３脚および前記第４脚は、同軸上に設置されている、
請求項１２に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１４】
前記第２ロータリージョイントは、前記本体の前記第２側面に配置されている、
請求項１に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１５】
モバイルプラットフォームであって、
第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に前記本体に関する横方向を定義する、本体と、
前記モバイルプラットフォームの前記第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、前記第１脚は、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚と、
前記モバイルプラットフォームの前記第２側面における第２ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、前記第２脚は、前記プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第２ロータリージョイントは第２回転軸を有している、第２脚と、
を含み、
前記第１脚は、前記第１平面よりも前記横方向において、より柔軟性があり、かつ、前記第２脚は、前記第２平面よりも前記横方向において、より柔軟性があり、
前記プロセッサは、要求される場合に、旋回動作をもたらすために、前記第１脚と前記第２脚に異なる回転速度を指示するように構成されている、
モバイルプラットフォーム。
【請求項１６】
前記第１脚および前記第２脚それぞれは、長さが可変であり、かつ、前記第１脚および前記第２脚それぞれが圧縮される際に増加した伸張力を及ぼすことによって、前記第１脚および前記第２脚それぞれの終点が、１８０度より大きい範囲については概ね円周状の経路を移動することができ、かつ、垂直な脚角度に向かって進行的に前記脚の長さを短くしている接地力の結果として、１８０度より小さい範囲については概ね直線的かつ水平な経路を移動することができる、
請求項１５に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１７】
前記プロセッサは、低速モードオペレーションの間は、前記第１脚および前記第２脚のうち少なくとも一つが常に接地しているよう、前記第１脚および前記第２脚を互いに関して可変な速度で回転させるように構成されている、
請求項１５または１６に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１８】
前記プロセッサは、前記第１脚および前記第２脚それぞれの回転速度が、最初と最後の接地位置においては、より低く、かつ、垂直な脚位置においては、より速くなるよう、前記第１脚および前記第２脚を回転させるように構成されており、
前記第１ロータリージョイントおよび前記第２ロータリージョイントそれぞれの概ね一定な水平速度を維持する、
請求項１５乃至１７いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項１９】
前記第１脚および前記第２脚それぞれにおいて、２つまたはそれ以上の足が、概ね垂直に移動可能なサスペンション部材に対して回転可能に取り付けられている、
請求項１５乃至１８いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２０】
前記第１脚および前記第２脚は、同軸上に設置されている、
請求項１５乃至１９いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２１】
第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に前記本体に関する横方向を定義する、本体、および、一つまたはそれ以上の脚構成、を有するモバイルプラットフォームであって、
それぞれの脚構成は、
前記モバイルプラットフォームの前記第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、前記第１脚は、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚と、
前記本体における第２ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、前記第２脚は、前記プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されている、第２脚と、
を含み、
前記プロセッサは、前記第１脚を回転させるよう、前記第１アクチュエータに対して指示するように構成され、かつ、前記第２脚を回転させるよう、前記第２アクチュエータに対して指示するように構成されている、
モバイルプラットフォーム。
【請求項２２】
前記モバイルプラットフォームは、さらに、
前記本体に取り付けられたスイングアーム、を含み、
前記脚構成は、前記スイングアームに取り付けられている、
請求項２１に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２３】
前記スイングアームは、前記本体から延びているスパーを介して前記本体において取り付けられている、
請求項２２に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２４】
２つまたはそれ以上の脚構成が存在し、
それぞれの脚構成は、前記本体において、それぞれのスイングアームに取り付けられている、
請求項２１乃至２３いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２５】
少なくとも４つの脚構成が存在し、
前記脚構成それぞれは、スイングアームに取り付けられており、かつ、
前記スイングアームは、前記本体の相対する側面においてペアとして設置されている、
請求項２４に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２６】
それぞれの脚構成において、前記第１脚および前記第２脚それぞれは、長さが可変であり、かつ、前記第１脚および前記第２脚それぞれが圧縮される際に増加した伸張力を及ぼすことによって、前記第１脚および前記第２脚それぞれの終点が、１８０度より大きい範囲については概ね円周状の経路を移動することができ、かつ、垂直な脚角度に向かって進行的に前記脚の長さを短くしている接地力の結果として、１８０度より小さい範囲については概ね直線的かつ水平な経路を移動することができる、
請求項２１乃至２５いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２７】
それぞれの脚構成において、前記第１脚は、前記第１平面よりも前記横方向において、より柔軟性があり、かつ、前記第２脚は、前記第２平面よりも前記横方向において、より柔軟性がある、
請求項２１乃至２６いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２８】
前記第１脚と前記第２脚の柔軟性は、フレキシブルな部材またはスプリングジョイントによって提供される、
請求項２７に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項２９】
前記プロセッサは、前記モバイルプラットフォームが直性で走行している場合に、前記第１脚と前記第２脚を同じ平均対地速度で回転させるように構成されている、
請求項１乃至２８いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項３０】
前記モバイルプラットフォームは、前記モバイルプラットフォームの重心を横切って対角線上に、前記第１脚と前記第２脚を含む、脚を有し、かつ、
対角線上にある脚は、同調して回転する、
請求項１乃至２９いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項３１】
前記プロセッサは、前記モバイルプラットフォームが直線で走行している場合に、前記モバイルプラットフォームの前方コーナーにおける脚が回転して、前記車両の前方で前記車両の反対側における脚と同じ平均対地速度を達成するよう、前記モバイルプラットフォームにおける前記脚に指示するように構成されており、
反対の側面における脚は、前記第１側面における脚とは、平均でコーナーにおける脚の数量の２倍で３６０度を割り算した値だけフェイズが外れている、
請求項１乃至３０いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項３２】
前記プロセッサは、車両の方向を変えるために、一つのコーナーにおける脚が、前記車両の反対側における脚よりも高い接地速度で回転するように、前記モバイルプラットフォームにおける前記脚に指示するように構成されており、
一方で、平均として、対角線上のコーナーにおける脚は同調を維持している、
請求項１乃至３１いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項３３】
前記プロセッサは、車両の方向を変えるために、一つの前方コーナーにおける脚が、前記車両の反対側の前方における脚よりも高い接地速度で回転するように、前記モバイルプラットフォームにおける前記脚に指示するように構成されており、
一方で、平均として、コーナーにおける脚の数量の２倍で３６０度を割り算した値だけフェイズが外れている、
請求項１乃至３２いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項３４】
前記プロセッサは、高速モードにおいて、一つのコーナーにおける２つまたはそれ以上の脚が同じ速度で回転するように、前記モバイルプラットフォームにおける前記脚に指示するように構成されている、
請求項１乃至３３いずれか一項に記載のモバイルプラットフォーム。
【請求項３５】
モバイルプラットフォームであって、
第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に前記本体に関する横方向を定義する、本体と、
前記モバイルプラットフォームの前記第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、前記第１脚は、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚と、
前記本体における第２ロータリージョイントにおいて、前記本体上の第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、前記第２脚は、前記プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、前記第２ロータリージョイントは第２回転軸を有している、第２脚と、
を含み、
前記プロセッサは、保管されている脚回転アルゴリズムに従うよう、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータに指示するように構成されており、
前記脚回転の速度は、不均一である、
モバイルプラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット車両およびモバイルプラットフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット車両は、脚を含む、多種多様な支持構造を用いて作成されてきている。脚は、地面が平らでない場所で役に立つ。乗り心地（ride）をより平らにさせるように、圧縮可能な脚を用いて一方向において円で回転する脚を有する既知のロボット車両が存在している。一つのそうしたロボット車両は、アウトランナ（Outrunner）である。国立台湾大学からの別のロボット車両は、個々の脚に分離することができる車輪を有しており、各脚は、地面の上で車両を支えているときに、いくらか圧縮可能なものである。米国特許出願第2014/0239604号は、回転脚部を有するロボットを開示している。新しいロボット車両が開示されている。
【発明の概要】
【０００３】
一つの実施例においては、モバイルプラットフォームが開示される。本モバイルプラットフォームは、第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に本体に関する横方向を定義する、本体、および、一つまたはそれ以上の脚構成、を有する。各脚構成は、モバイルプラットフォームの第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚、および、第１ロータリージョイントにおいて、本体上の第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されている、第２脚、を含む。そして、プロセッサは、第１脚を回転させるよう、第１アクチュエータに対して指示するように構成されており、かつ、プロセッサは、第１脚を回転させるよう、第１アクチュエータに対して指示するように構成され、かつ、第２脚を回転させるよう、第２アクチュエータに対して指示するように構成されている。
【０００４】
さらなる実施例において、モバイルプラットフォームが開示される。本モバイルプラットフォームは、第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に本体に関する横方向を定義する、本体と；モバイルプラットフォームの第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚と；本体における第２ロータリージョイントにおいて、本体上の第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第２ロータリージョイントは第２回転軸を有している、第２脚と、を含む。そして、プロセッサは、保管されている脚回転アルゴリズムに従うよう、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータに指示するように構成されており、脚回転の速度は、不均一である。
【０００５】
さらなる実施例において、モバイルプラットフォームが開示される。本モバイルプラットフォームは、第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に本体に関する横方向を定義する、本体と；モバイルプラットフォームの第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚と；本体における第２ロータリージョイントにおいて、モバイルプラットフォームの第２側面における第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第２ロータリージョイントは第２回転軸を有している、第２脚と、を含む。そして、プロセッサは、第１脚が接地していないときには、第１脚が接地しているときよりも高速で第１脚を回転させるよう、第１アクチュエータに対して指示するように構成されており、かつ、プロセッサは、第２脚が接地していないときには、第２脚が接地しているときよりも高速で第２脚を回転させるよう、第２アクチュエータに対して指示するように構成されている。
【０００６】
さらなる実施例において、モバイルプラットフォームが開示される。本モバイルプラットフォームは、第１側面と第２側面とを有する本体であり、第１側面と第２側面が一緒に本体に関する横方向を定義する、本体と；モバイルプラットフォームの第１側面における第１ロータリージョイントにおいて、本体上の第１平面において３６０度回転するように取り付けられた第１脚であり、プロセッサにより制御される第１アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第１ロータリージョイントは第１回転軸を有している、第１脚と；本体における第２ロータリージョイントにおいて、モバイルプラットフォームの第２側面における第２平面において３６０度回転するように取り付けられた第２脚であり、プロセッサにより制御される第２アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第２ロータリージョイントは第２回転軸を有している、第２脚と、を含む。第１脚は、第１平面よりも横方向において、より柔軟性があり、かつ、第２脚は、第２平面よりも横方向において、より柔軟性がある。そして、プロセッサは、要求される場合に、旋回動作をもたらすために、第１脚と第２脚に異なる回転速度を指示するように構成されている。
【０００７】
種々の実施例においては、以下のうちあらゆる一つまたはそれ以上の特徴が含まれてよい。第２ロータリージョイントは、本体の第１側面において、第１アクチュエータから軸方向に離れて配置されていること。第１脚が接地しているとき及び第２脚が接地しているときを判断するためのセンサ配置を含み、プロセッサは、センサ配置に応じて、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを制御すること。プロセッサは、保管されている脚回転アルゴリズムに従うよう、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータに指示するように構成されていること。第１脚および第２脚それぞれは、長さが可変であり、かつ、第１脚および第２脚それぞれが圧縮される際に増加した伸張力を及ぼすことによって、第１脚および第２脚それぞれの終点が、１８０度より大きい範囲については概ね円周状の経路を移動することができ、かつ、垂直な脚角度に向かって進行的に脚の長さを短くしている接地力の結果として、１８０度より小さい範囲については概ね直線的かつ水平な経路を移動することができること。第１脚は、第１平面よりも横方向において、より柔軟性があり、かつ、第２脚は、第２平面よりも横方向において、より柔軟性があること。プロセッサは、第１脚および第２脚のうち少なくとも一つが常に接地しているよう、第１脚および第２脚を回転させるように構成されていること。プロセッサは、第１脚および第２脚それぞれの回転速度が、最初と最後の接地位置においては、より低く、かつ、垂直な脚位置においては、より速くなるよう、第１脚および第２脚を回転させるように構成されており、第１ロータリージョイントおよび第２ロータリージョイントそれぞれの概ね一定な水平速度を維持すること。第１脚および第２脚それぞれにおいて、２つまたはそれ以上の足が、概ね垂直に移動可能なサスペンション部材に対して回転可能に取り付けられていること。そして、第１脚および第２脚は、同軸上に設置されていること。
【０００８】
種々のさらなる実施例においては、以下うちあらゆる一つまたはそれ以上の特徴が含まれてよい。モバイルプラットフォームの第２側面における第３ロータリージョイントにおいて、本体上の第３平面において３６０度回転するように取り付けられた第３脚であり、プロセッサにより制御される第３アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第３ロータリージョイントは第３回転軸を有している、第３脚。モバイルプラットフォームの第２側面における第４ロータリージョイントにおいて、本体上の第４平面において３６０度回転するように取り付けられた第４脚であり、プロセッサにより制御される第４アクチュエータによって駆動されるように接続されており、かつ、第４ロータリージョイントは第４回転軸を有している、第４脚。プロセッサは、第３脚が概ね接地していないと期待されるときには、第３脚が接地していると期待されるときよりも高速で１８０度より大きい範囲について第３脚を回転させるよう、第３アクチュエータに対して指示するように構成されていること。そして、プロセッサは、第４脚が概ね接地していないと期待されるときには、第４脚が接地していると期待されるときよりも高速で第４脚を回転させるよう、第４アクチュエータに対して指示するように構成されていること。
【０００９】
様々なさらなる実施例において、センサ配置は、第３脚が接地しているとき及び第４脚が接地しているときを判断するように構成されていること；第３脚および第４脚は、同軸上に設置されていること；および、第２ロータリージョイントは、第１ロータリージョイントのように本体の第２側面に配置されていること、が含まれてよい。
【００１０】
あらゆる実施例において、以下のうちあらゆる一つまたはそれ以上が含まれてよい。本体に取り付けられたスイングアームであり、脚構成がスイングアームに取り付けられており、本体から延びているスパーを介して本体において取り付けられている、スイングアーム。２つまたはそれ以上の脚構成が存在し、それぞれの脚構成は、本体において、それぞれのスイングアームに取り付けられていること。少なくとも４つの脚構成が存在し、脚構成それぞれはスイングアームに取り付けられており、かつ、スイングアームは、本体の相対する側面においてペアとして設置されていること。それぞれの脚構成において、第１脚および第２脚それぞれは、長さが可変であり、かつ、第１脚および第２脚それぞれが圧縮される際に増加した伸張力を及ぼすことによって、第１脚および第２脚それぞれの終点が、１８０度より大きい範囲については概ね円周状の経路を移動することができ、かつ、垂直な脚角度に向かって進行的に脚の長さを短くしている接地力の結果として、１８０度より小さい範囲については概ね直線的かつ水平な経路を移動することができること。そして、それぞれの脚構成において、第１脚は、第１平面よりも横方向において、より柔軟性があり、かつ、第２脚は、第２平面よりも横方向において、より柔軟性があること。
【００１１】
プロセッサは、種々の実施例において、第１脚と第２脚を同じ平均対地速度で回転させるように構成されてよい。モバイルプラットフォームは、モバイルプラットフォームの重心を横切って対角線上に第１脚と第２脚を含む、脚を有し、かつ、対角線上にある脚は、同調して回転する。プロセッサは、モバイルプラットフォームが直線で走行している場合に、モバイルプラットフォームの前方コーナーにおける脚が回転して、車両の前方で車両の反対側における脚と同じ平均対地速度を達成するよう、モバイルプラットフォームの前方コーナーにおける脚に指示するように構成されており、反対の側面における脚は、第１側面における脚とは、平均でコーナーにおける脚の数量の２倍で３６０度を割り算した値だけフェイズが外れている。プロセッサは、車両の方向を変えるために、一つのコーナーにおける脚が、車両の反対側における脚よりも高い接地速度で回転するように、モバイルプラットフォームにおける脚に指示するように構成されており、一方で、平均として、対角線上のコーナーにおける脚は同調を維持している。プロセッサは、車両の方向を変えるために、一つの前方コーナーにおける脚が、車両の反対側の前方における脚よりも高い接地速度で回転するように、モバイルプラットフォームにおける脚に指示するように構成されており、一方で、平均として、コーナーにおける脚の数量の２倍で３６０度を割り算した値だけフェイズが外れている。高速モードにおいて、２つまたはそれ以上の脚は同じ速度で回転する。
【００１２】
モバイルプラットフォームを動作させる方法も、また、提供される。ここで本方法のステップは、プロセッサによって提供されるインストラクション、または、この概要および詳細な説明において言及される脚回転モードを実行している脚に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
これから図面を参照して実施例が説明される。図面においては、例として、同様の参照符号は同様の要素を示している。
【図１】図１は、単一の中央スパー（central  spar）とペイロードシェル（payload  shell）を含むシャーシ（chassis）を備える一つの典型的なロボット車両およびモバイルプラットフォームを説明する等角投影図である。
【図２】図２は、リトラクトされたアームおよび脚アセンブリ（leg  assembly）を備える車両の側面図である。
【図３】図３は、リトラクトされたアームおよび脚アセンブリを備える車両の背面図である。
【図４】図４は、典型的なペイロードプラットフォームを含む内部シャーシを明らかにするためにペイロードシェルを取り外した、リトラクトされたアームおよび脚アセンブリを備える車両の背面図である。
【図５】図５は、内側に縮められたアームおよび脚アセンブリの第１セットと、遠位に延びたアームおよび脚アセンブリの第２セットとを備える車両の前面図である。後方のアームおよび脚アセンブリは、前方のアームおよび脚アセンブリによって完全におおい隠されている。
【図６】図６は、脚アセンブリの等角投影の断片的な説明図である。
【図７】図７は、一つの典型的なアームおよび脚アセンブリの横方向（回転軸）のビューである、図７−１２の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図８】図８は、一つの典型的なアームおよび脚アセンブリの横方向（回転軸）のビューである、図７−１２の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図９】図９は、一つの典型的なアームおよび脚アセンブリの横方向（回転軸）のビューである、図７−１２の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図１０】図１０は、一つの典型的なアームおよび脚アセンブリの横方向（回転軸）のビューである、図７−１２の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図１１】図１１は、一つの典型的なアームおよび脚アセンブリの横方向（回転軸）のビューである、図７−１２の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図１２】図１２は、一つの典型的なアームおよび脚アセンブリの横方向（回転軸）のビューである、図７−１２の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図１３】図１３は、典型的なロボット車両を示している等角投影図である。図１３−１５の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図１４】図１４は、典型的なロボット車両を示している等角投影図である。図１３−１５の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図１５】図１５は、典型的なロボット車両を示している等角投影図である。図１３−１５の各図は、連続的な回転位置における脚の配置を説明している。
【図１６】図１６は、武器プラットフォームとしての典型的なロボット車両を示している等角投影図である。
【図１７】図１７は、脚アセンブリに対して直接的に接続された各スパーを備える前方および後方スパーを含むシャーシを用いた代替の典型的なロボット車両およびモバイルプラットフォームを示している等角投影図である。
【図１８】図１８は、リトラクトされた脚アセンブリを伴う代替の例示的な車両を示している等角投影図である。
【図１９】図１９は、センサ、プロセッサ、アクチュエータを示している電気的概略図である。
【図２０】図２０は、一つの典型的なモバイルプラットフォームの低速モードオペレーションを示している脚回転グラフである。
【図２１】図２１は、一つの典型的なモバイルプラットフォームの遷移速度モードオペレーションを示している脚回転グラフである。
【図２２】図２２は、一つの典型的なモバイルプラットフォームの高速モードオペレーションを示している脚回転グラフである。
【図２３】図２３は、一つの典型的なモバイルプラットフォームの旋回モードオペレーションを示している脚回転グラフである。
【図２４】図２４は、一つの典型的な脚伸張構成の詳細を示している。
【図２５】図２５は、一つの典型的な脚伸張構成の詳細を示している。
【図２６】図２６は、一つの典型的な脚伸張構成の詳細を示している。
【図２７】図２７は、一つの典型的な脚伸張構成の詳細を示している。
【図２８】図２８は、水陸両用のポジションを説明しているモバイルプラットフォームを示している。
【図２９】図２９は、上部プーリが上部脚に関して回転する結果としての、下部脚の交互に左右の（side-to-side）柔軟性を示している。
【図３０】図３０は、上部プーリが上部脚に関して回転する結果としての、下部脚の交互に左右の（side-to-side）柔軟性を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
請求項によってカバーされるものから逸脱することなく、ここにおいて説明される実施例に対して本質的ではない（immaterial）変更をなすことができる。
【００１５】
民生用、産業用、研究用、およびその他の用途向けのモバイルプラットフォームである、パッシブサスペンションエレメントを備えるロボット車両が開示される。平らでない地形（図示なし）の上を移動するためといった、歩行システムまたはモバイルプラットフォーム10である車両は、本体またはシャーシ12に対して取り付けられた一つまたはそれ以上の脚構成（leg  arrangement）20を含んでいる。
【００１６】
図１に示されるように、車両10の一つの実施例は、ペイロードシェル16の中に収容される中央スパー22に対して取り付けられている４つのアームおよび脚アセンブリ18を含んでいる。図４に示されるように、車両の実施例は、さらに、ペイロードシェル16の中のシャーシ12の上にペイロードプラットフォーム14を含んでいる。
【００１７】
図６に示されるように、一つの実施例において、脚構成14は、一つまたはそれ以上の脚を含んでいる。車両10が単一の方向に移動しているときに、それぞれのロータリージョイント450、550の周りに同一かつ単一の方向において回転する脚410、510といったものである。両方の脚410、510のための回転軸は、互いに近接しており、かつ、好ましくは同軸に配置されている。
【００１８】
脚410、510は、長さが可変であり、かつ、それらが圧縮されるにつれて増加された伸張力（extension  force）を働かせて、足460、560の上のポイント（または、脚410、510それぞれの終端）が、180°以上のところでは一般的に円形経路（回転軸に沿って見た場合）、かつ、180°未満のところでは一般的に直線および水平経路において移動できるようにしている。垂直な脚角度に向かって進行的に（progressively）脚の長さを短くしている接地力（ground  contact  force）の結果として生じるものである（垂直は、ここにおいて、平均の地形表面に対する垂直を参照している）。足460、560は、いくらかの接地コンプライアンス（ground  contact  compliance）を提供するための少量の回転を有してよい。
【００１９】
脚伸張力の増加は、脚サスペンションと位置合わせされた接地力の成分と一致するように調整され得る。明確化のために、脚410、510の足460、560が接地フェイズ（ground  contact  phase）を通って移動するとき、脚410、510は、接地動作の開始時および終了時において最長であり、かつ、垂直から最大角度である。これらの位置においては、地面に対する脚410、510の角度が、車両の重量を支持するためのより低い伸張力を可能にするので、脚伸張力が最低になる。脚410、510が地面に対して垂直であるとき、脚410、510は最短であり、かつ、この位置で同じ乗車高さにおいて車両の重量を支持するために、伸張力は最大となる。伸張する力は、ダンパがあっても無くても、受動的又は能動的、もしくは、半能動的（semi-active）又は半受動的（semi  passive）な力によって提供されてよい。脚410、510は、（回転面において）前後方向よりも、横方向においてより柔軟であってよい。
【００２０】
脚410、510の回転速度は、それぞれの脚410、510を回転するように脚アクチュエータ470、570に指示するメインCPUまたはプロセッサ700によって制御され、そして、それぞれの足460、560が接地しているときはより遅く、かつ、それぞれの足が接地していないときはより速くされ得る。２つの速度のうち高い方は、他方の足が接地を失う前に一方の足の接地を開始するのに十分であるように、プロセッサによって制御され得る。従って、一つの実施例において、２つの足うち少なくとも１つは常に地面と接触している。
【００２１】
プロセッサ700は、また、脚のロータリージョイントの概ね一定な水平速度を維持するために、脚の回転速度が最初と最後の接地位置においてはより低く、垂直な脚位置においてはより高くなるように、アクチュエータ470、570を制御することもできる。ロータリージョイント450、550は、アクチュエータ470、570とは別個のアイテムであり得ることが可能である一方で、車両10において使用される全てのアクチュエータとロータリージョイントは、ロータリージョイントを含んでよい。特に、スイングアームアクチュエータ670を含む、アクチュエータ470、570の全ては、ホイールモータのためにデザインされたものを含む、様々な油圧または電気モータのいずれかによって形成されてよい。Chau、K.T.（2015-05-26）著のテキストである、Electric  Vehicle  Machines  and  Drivers: Design,  Analysis  and  Applicationは、多くのそうした例を含んでいる。設計者は、車両10のサイズと性能の要求に応じて、適切なモータを選択することができる。
【００２２】
脚の伸張（leg  extension）は、４つのバーリンク（ばね要素）440、540、または、テレスコープ形シリンダ（図示なし）によって提供され得る。２つより多くの脚410、510は、同様な軸の周りに回転することができる。足は、概ね垂直に移動可能なサスペンション部材に対して回転して取り付けられてよく、車両の質量（mass）を能動的かつ／あるいは受動的に支持するために使用されるアームロータリージョイント650において旋回するスイングアーム610であってよい。ジョイント650におけるトルクは、垂直運動の一部を通じて、概ね一定に保持され得る。車両における異なる位置において車両の重量を支持するために、２つまたはそれ以上の同軸あるいはほぼ同軸の脚410、510が使用され得る。２つまたはそれ以上の同軸あるいはほぼ同軸の脚410、510は、２つまたはそれ以上の概ね垂直に移動可能なサスペンション部材610に対して取り付けられてよい。脚伸張サスペンションは、受動的、能動的、もしくは、半能動的または半受動的であってよい。スイングアームサスペンションは、受動的、能動的、もしくは、半能動的または半受動的であってよい。
【００２３】
ここにおいて記載され、図面に示される一つの実施例において、車両10は、平らでない地形の上で安定した歩行を達成するために、能動制御技術とサスペンションリンク技術との組み合わせを使用することができる。サスペンションは、接地部材の単純な回転運動を用いて車両10における垂直方向の力の変動を低減するために、ロータリーアクチュエータ470、570およびばね要素440、540の組み合わせを使用してよい。その結果、様々な実施例において以下の特徴を有する高度に制御可能なプラットフォームが得られる。ピッチ、ロール及びヨーの高度な角度調整。限定されるものではないが、高周波垂直移動の最中といった、必要に応じて接地部材の垂直の最中に、シャーシへと伝達される非常に低い垂直方向のエネルギー。シャーシ12が、通常の水平面から45°の角度まで、またはいくつかの実施例においてそれ以上、傾斜しているときでさえも、比較的に大きな障害物（obstacle）をナビゲートし、かつ、安定性を維持するために、４つ（またはそれ以上）のスイングアームそれぞれが独立して移動可能であること。オブジェクトの下または上を歩行するといった、障害物ネゴシエーション（obstacle  negotiation）を可能にするように、乗り物の高さが高度に制御可能であること。
【００２４】
車両は、モバイルプラットフォーム（図１６）のために使用され得る。これに限定されないが、図示されていない以下のものを含む、あらゆるタイプのペイロード28を支持するものである。人および設備の輸送、これに限定されないが、同じタイプの他の車両といった、他のシステムを充電及び／又はサポートするための、発電及び／又は燃料の輸送である。
【００２５】
本システムは、これに限定されないが、土運搬（earth  moving）、サプライまたは設備の輸送、または、人員輸送といった、マイクロマシンから複数トンのマシン（multi-tonne  machine）までを含むサイズの範囲において製造され得るものである。
【００２６】
このデバイスについて給電するための異なるストラテジが使用されてよい。これに限定されないが、モバイルプラットフォームの上部に太陽電池を有するソーラー充電コンフィグレーション、オンボード燃料源を有する燃焼エンジン、および、オンボードバッテリもしくは他の発電またはエネルギーストレージシステムを有する電気モータ、を含んでいる。
【００２７】
本デバイスの任意的な特徴は、一つまたはそれ以上の横方向に拡張可能な中央スパー（spar）であり、これは、前方スパー24と後方スパー26を伴って、図１７に示されている。
【００２８】
このスパーは、対向するスパーと非同軸とすることができ、かつ／あるいは、各スイングアームについて別個のスパーが使用され得る。脚410、510をスイングアーム610と整列させる能力と共に、このオプションの横方向に伸張可能な機能によって、デバイスは、非常にコンパクトな収納サイズと形状を達成することができる。ここでは、４つのスイングアーム610を有するコンフィグレーションが示されているが、あらゆる数量のスイングアームが考えられ、予期される。１つのスイングアーム610、または、２つのスイングアーム610、もしくは、３つのスイングアーム610、あるいは、それ以上を含むものである。ロータリージョイント540は、好ましくは、下部脚の横方向のコンプライアンスが可能であるように構成される。低減された横滑り（reduced  skidding）を伴うスキッドステアリングとしても知られている「差動スピードステアリング（"differential  speed  steering"）」を可能にするためである。
【００２９】
図１８に示されるように、伸縮可能なスパー34、36に対して取り付けられた脚構成20は、脚構成20がシャーシ12の中へリトラクト（retract）できるように構成され得る。同様に、好ましい実施例に係るアームおよび脚アセンブリ18は、また、アセンブリ18がシャーシ12の中にリトラクトできるように構成された、伸縮可能なスパーに対して取り付けられてもよい（図１８においてはリトラクトされて示されている）。これら又は中央スパーのリトラクトは、これに限定されないが、油圧技術、ボールねじ、または、リニアモータを含む、あらゆる手段を用いてなされてよい。
【００３０】
足部材460、560は、実質的には任意の形状であってよいが、図面においては丸い曲面を用いて示されている。この部材460、560は、好ましくは、脚20、30の下部脚部材430、530に対してフレキシブルに固定される。下部脚部材430、530は、４つのバーリンケージ440、540を介して上部脚部材420、520に取り付けられる。または、互いに対して、上部脚420、520および下部脚430、530が伸縮可能な動作ができるようにする別のシステムに対して取り付けられる。この伸縮可能ジョイント440、540（４つのバーリンケージの代わりにテレスコープ形シリンダまたは他のシステムも使用され得る）は、好ましくは、これに限定されないが、コイルばね又はガススプリング、もしくは、ロータリーばね（rotary  spring）といった、車両サスペンションシステムに共通しているスプリングおよびダンパに対して取り付けられている。
【００３１】
スイングアーム610において最小な垂直方向力の変動を伴う歩行を達成するために、脚アセンブリ410、510は、脚アセンブリ410、510が地面に対して直角以外の角度にあるときに足460、560の地面との最初の接触が生じるように回転する（前方に移動するときは、スイングアーム610への脚の取り付けの前である）。この位置においては、足460、560において作用する垂直方向力が、脚の直線軸に沿って完全には伝達されない。これは、この伸張された位置における４つのバーリンケージ440、540の低減されたばね力に対応している。脚410、510が、垂直な角度（一般には、水平面において垂直）に向かって回転し続ける際に、ばね440、540に作用する力は、垂直な脚の長さに沿った接地力の方向の垂直方向の整列のおかげで増加する。ばね率（spring  rate）を正しく調整することで、スイングアーム610における垂直方向の力の変動を最小限にすることができる。回転式の脚アセンブリ410、510の効果は図面に示されている。ここでは、脚アセンブリ410、510が、地面に対してより垂直になり、かつ、接地力の方向とより整列されるにつれて、垂直方向の接地力がサスペンションスプリングに対してより大きく影響する。これは、４つのバーリンケージサスペンション440,540の進行的な関節運動／圧縮を介して、脚410、510を垂直な脚の整列に向かって短くし、（スイングアーム610に対する脚の回転取り付け軸に関して）足回転経路の接地部分に係る概ね水平な部分を達成する。
【００３２】
開示された歩行リンケージの利点の一つ、一方向（uni-direction）の脚回転を用いて歩行しながら地形との相互作用を達成する能力である。一方向の脚回転の利点は、脚が各接地コンタクトの端部で停止し、かつ、前方にスイングするように要求された場合と比較して、スイングアーム610に対する脚取り付けにおけるロータリーアクチュエータの低減された加速を含んでいる。足460、560と地面との間においてこのクリアランスを創成するために、足460、560が前方にスイングすると仮定すると、足460、560は、クリアランスのために地面をリフトオフ（lift  off）する必要があるだろう。同じ方向において脚／足の回転を続けることによって、地面のクリアランスは問題ではなく、そして、足が前方位置へ回転するとき、足は地面の十分上にあるので、脚ロータリーアクチュエータ470、570の高さに近いか又は上の障害物を、登り、または、踏み越える。
【００３３】
他の接地点が車両の乗車高さ（ride  height）と安定性を維持している場合には、スイングアーム40ごとに単一の脚20が使用され得る。同一または同様な軸の周りを回転する２つの脚アセンブリ410、510（スイングアームごとに２つ以上の脚を使用することができるが）使用する好ましいコンフィグレーションが図面に示されている。接地していないときに十分に高い速度で各脚410、510を回転させることによって（他の脚が接地しているときのスイングアーム610における他の脚410、510の速度と比較して）、他方の脚410、510が地面を離れる前に、各脚410,510は、その最後の接地角（回転アクチュエータの後ろ）から、その最初の接地接触角まで（回転アクチュエータの前方）に回転することができる。
【００３４】
一つの例において、各脚410、510は、それぞれの足460,560と共に、好ましくは地面に10rpmの速度において70°の角度を通じて、そして、50rpmより大きい速度において残りの290°の大部分を通じて接触している。他方の脚は、同様の速度／角度サイクルを用いて回転する。両方の脚410、510は、追加の制約を有してよく、それにより、ペアにおける他の脚が（この例においてはアクチュエータの前で）接地した場合に、各脚は、地面を離れ（この例においては接地の後）、かつ、高速で回転することだけができる。このように、スイングアームを介して車両の連続的な垂直方向の支持が達成され得る。
【００３５】
特には、図７−１２および図１３−１５において、単一の脚構成410、510に係る車輪経路の概略図が示されている。この実施例における４つの脚構成20に係る全ての８つの脚410、510は、平坦な地面の上を歩いているときに、全ての４つのスイングアーム610において合理的に一貫した垂直方向力を維持するために、同様のサスペンションシステムを使用する。
【００３６】
いくつかのアプリケーションにおいては、各脚410、510及び／又は足460、560における位置センサ及び／又は角度710、780について、接地フェイズの開始において各足が地面に接触するときを検知することが好ましい。センサ710、780は、脚410、510または足460、560において任意の適切な位置に配置されてよい。脚構成20における脚410、510は、第1足460、560が接地するまで、接地速度で回転し続ける。このシーケンスについて、常に地上に最低限一つの足を提供するために、非接触速度は、その脚構成20における他の脚410、510が、伸縮可能なサスペンション部材がその移動の終わりに達するところである接地フェイズの終わりにおける角度位置に達する前に、完全な非接触回転をするために十分である必要がある。
【００３７】
平らでない地形を歩いている場合、スイングアーム610の回転が、好ましくは、車両における垂直方向の力の変動を低減する。スイングアームアクチュエータ670を介して車両に対して伝達される力は、スイングアームアクチュエータ670からシャーシ12に対して適用されるトルクにおける変化の関数である。このトルクを一定値に維持することができる場合、平らでない地形の上の移動から結果として生じる回転の最中に、シャーシへの力伝達が最小になる。低イナーシャと高速レスポンスを伴う回転（スイングアーム）アクチュエータ670は、既定の範囲内であるスイングアームの移動の最中に、一定のトルクを維持するために好ましい。スイングアームの動きがこの範囲を超えるときに、スイングアームアクチュエータ670は、できる限り低い加速率において（所望の地面とのクリアランスを維持するように）シャシーを垂直に持ち上げるように、徐々に増加するトルクを加えることが好ましい。
【００３８】
これらのアクチュエータ機能の全ては、プロセッサ700によって制御され得る。個々の脚ペア（leg  pair）の回転タイミングのような所定の機能は、独立した電子機器によっても制御され得るが、この文書の目的のため、全ての電子的制御コンポーネントは、一つまたはそれ以上の独立したエレメントによって形成されているかどうかにかかわらず、プロセッサとして集合的に参照される。メインスイングアームアクチュエータ650に係るあるレベルのアクティブ制御を用いて、プロセッサ700は、（この非限定的な例における）４つのスイングアームアクチュエータ650それぞれからのシャーシ16における一定のトルクを維持する一つのプログラム機能を有し得る。追加の制御機能は、所望の乗車高さおよび車両のロール、ピッチ、およびヨー角を達成するように、これらのアクチュエータ470、570、670に対して必要な追加の（正または負の）トルクを加えるために、いくつかのセンサ710からのフィードバックを使用するであろう。これらのセンサは、例えば、車両姿勢を決定するためにシャーシに取り付けられた角度センサ780、および、車両が障害物をクリアすることを確保するために使用され得る高さセンサを含み得るだろう。
【００３９】
スイングアームアクチュエータ670は、また、従来のサスペンションリンケージピボットを備えた従来のサスペンションスプリングおよびダンパを含む、多くの異なるタイプのものであってもよいだろう。ばね力／トルクとロータリーアクチュエータの力／トルクとの組み合わせが、アクチュエータにおける要求を低減するために使用され得る。
【００４０】
この実施例におけるヨー方向の変化は、タンクトレッド（tank  tread）車両と同様に、車両の一方の側の脚410、510の速度を車両の他方の側の脚と比較して増加することによって達成され得る。車両サスペンションリンケージのユニークな特徴は、脚部材の横方向（リンケージにおけるコンプライアンスを通じたもの）及び／又は横方向のフレキシブルな脚部材のコンプライアンスである。この横方向の柔軟性（flexibility）によって、地面または車両10が横切るあらゆる表面（図示なし）における足460、560の低減された横方向の滑り（lateral  sliding）を伴うスキッドステアリングができる。
【００４１】
この実施例に係る他の任意的な特徴は、エレベータ／方位（elevator/azimuth）ペイロードプラットフォーム、および折りたたみ（fold-out）ソーラーパネルを含んでいる。スイングアーム610は、独立した車軸またはロータリージョイント上にあってよく、かつ、独立したサスペンションを用いて独立に駆動されてよい。脚構成14は、独立ロータリージョイントについて回転することができる。
【００４２】
脚構成20およびスイングアーム610のためのアクチュエータ470、570、670が、図５に示されている。アクチュエータ470、570、670は、スイングアームと脚アセンブリがモバイルプラットフォームに取り付けられるロータリージョイントの一部を形成している、例えば油圧または電気式の、あらゆる適切なモータを含んでよい。アクチュエータ470、570、670のためのモータコントローラまたはバルブ（valving）は、車両10の物理的構造の一部を形成し、または、遠隔に配置されてもよい（図示なし）プロセッサ700から、無線または有線を含む、従来の通信経路に沿ってインストラクションを受信し得る。
【００４３】
別の重要な特徴／機能は、地面上の脚が接地していない脚よりも遅く回転している、低速モードから、両脚が同じ速度で回転している高速モードへ遷移するための能力である。このコンフィグレーションに係る少なくとも３つのセット、しかし一つの好ましい実施例においては４つのセット、を用いて、高速移動の最中に適切な安定性を提供するように少なくとも２つの脚の十分な接地が常に存在している。
【００４４】
スイングアームにおける２つの脚のセットを参照すると、低速モードにあるとき、非接触脚（non-contacting  leg）は、他の脚が地面を離れる前に接触を取り戻そうと試みている。低速モードにおいては、他の脚が地面を離れる前に、地面に接触するように、他の脚が常に間に合って（in  time）回転することを確保する十分な時間が存在している。低速モードにより、車両と地面の間に常に最低４つの接点ができる。低速モードにおいて、アーム（例えば、前方左アーム）における２つの脚のフェイズは、車両の他のコーナーにおけるあらゆる他の脚と比較した位相シフトに関して時間を合わせる必要はない。このことは、図７−１２に示されている。
【００４５】
図７−１２は、一つの例示的なアームおよび脚アセンブリ18の側面図であり、各図は、低速モードの経時的な回転位置における脚構成20を示しており、脚は反時計方向に回転している。
ａ．図７は、内側脚410が最初に地面（図示なし）と接触した瞬間のアセンブリ18を示している。外側脚510と内側脚とは60°離れており、両脚が地面に接触している。
ｂ．図８は、外側脚510が最後に地面（図示なし）と接触している瞬間のアセンブリ18を示している。外側脚510と内側脚とは60°離れており、両脚が地面に接触している。
ｃ．図９は、内側脚410が地面と接触しながら回転を続け、一方で外側脚510が空気中を回転している瞬間のアセンブリ18を示している。外側脚が内側脚よりも速く80°回転しており、両脚は140°離れている。
ｄ．図１０は、内側脚410が地面と接触しながら回転を続け、一方で外側脚510が空気中を回転している瞬間のアセンブリ18を示している。外側脚が内側脚よりも速く80°回転しており、両脚は140°離れている。
ｅ．図１１は、外側脚510が最初に地面（図示なし）と接触した瞬間のアセンブリ18を示している。内側脚410と外側脚とは60°離れており、両脚が地面に接触している。両脚の位置は図７における両脚の位置と鏡対称であり、内側脚と外側脚の位置が入れ替わっている。
ｆ．図１２は、内側脚410が最後に地面（図示なし）と接触している瞬間のアセンブリ18を示している。内側脚と外側脚510とは60°離れており、両脚が地面に接触している。両脚の位置は図８における両脚の位置と鏡対称であり、内側脚と外側脚の位置が入れ替わっている。
ｇ．図７と図１２との間で、内側脚410は地面と接触しながら70°回転し、一方で、外側脚510は310°（地面に接触しながら20°そして空気中を290°）回転している。
【００４６】
高速モードにおいて、両方の脚410、510は、概ね180°フェイズが外れており、一定速度で回転している。高速モードにおいて、左前脚構成は、右後脚と同調（in  phase）して回転する必要がある。対角線上で対向する脚は、対角線上で反対側の足が接地するのと概ね同時に一つの足が地面に接触するように、同調するのが好ましい。一方、接地している足に平行であり、垂直な全ての足は空気中を移動している。２つの対角線上で対向する脚を同時に地面に接触させることは、その重心のどちらかの側で車両を支持する。車両の反対側における脚を90°フェイズ外れにすることは、高速モードにおいてもなお、２つの脚が常に地面に接触していること、および、接地している２つの脚の間に常に車両10の重心が存在することを確保する。このことは、図１３−１５に示されている。
【００４７】
図１３−１５は、例示的なロボット車両10を示す等角投影図であり、各図は、高速モードの経時的な回転位置における脚構成20を示している。脚は反時計方向において前方に回転しており、脚構成の各脚は常に概ね180°離れている。
ａ．図１３は、前方左外側足562が最初に地面（図示なし）と接触した瞬間のアセンブリ18を示している。後方左内側足464は地面と最後に接触している。
ｂ．図１４は、前方左外側足562と後方右外側足468が回転部分を通してそれぞれ中間にあり、地面（図示なし）と接触している瞬間のアセンブリ18を示している。一方で、他方の脚構成20は垂直であり、空気中を移動している。
ｃ．図１５は、前方左外側足562が最後に地面（図示なし）と接触している瞬間の車両10を示している。後方左外側足564は最後に地面と接触している。
【００４８】
あらゆる種類の伸縮可能な脚が機能する（もしくは、非伸縮性またはフレキシブルな脚であってもよく、これに限定されないが、図に示された４本バーリンケージまたはプーリシステムのようなピボット構成が信頼性と低フリクションのためには好ましい）。ここに示されているのは、リンクのためのケーブルを伴う内部４本バーリンケージである。脚伸長ピボットまたはトーションスプリングの内部については、サスペンションデザインの当業者にとって知られている多くのタイプのものであり得るため、詳細は示されていない。
【００４９】
脚は、任意的にのみアーム610に対して取り付けられ、そして、車両に対して直接的に回転可能に取り付けられ得る。車両の中心で旋回するアーム610は、移動性（mobility）と地上クリアランスと安定性を助ける。脚410、510は、車両10の４つのコーナーにおいて片持ちシャフトによってシャーシ12に対して回転可能に固定されてよく、または、前方スパーに対して取り付けられた前脚および後方スパーに対して取り付けられた後脚を伴うスパーに対して固定されてよい。各コーナーに対して、または、あらゆる一つのスイングアームに対して２つ以上の脚を取り付けることができ、そして、モバイルプラットフォームの相対する側における脚が同軸である必要はない。
【００５０】
開示されたモバイルプラットフォームの実施例は、多くの異なる方法で構成されてよい。図２０−２３は、非限定的な実施例についての脚回転グラフであり、車両本体の４つのコーナーに２つの脚が４セット配置されている。脚の各ペアはスイングアームの端部に回転可能に固定されており、示されているように、脚は、同軸である必要はなく、そして、モバイルプラットフォームのコーナーまたはモバイルプラットフォームにおける他の位置に対して固定されてよい。それぞれに回転脚の１つのペアを備える４つのスイングアームが存在している。各セットにおける脚は、好ましくは、サイクル毎に、相互に平均で概ね180°のフェイズ外れで回転する。しかしながら、一回転を通して常に180°離れているとは限らない。各脚は、非接触フェイズ中はより速く移動し、かつ、接地フェイズ中はより遅く移動するからである。前方左及び後方右のセットは、好ましくは、相互に同調している。前方右及び後方左のセットは、好ましくは、相互に同調している。前方左／後方右は、好ましくは、接地している２つの脚が常に概ね重心を通ってローバー（rover）を支持しているように、前方右／後方左に対して90°フェイズが外れている。脚のセットは、各スイングアームの端部において共通の軸上に設置されているので、一方の脚は「内側（"inner"）」であり、他方は「外側（”outer”）」脚である。相互に同調している脚のセットにおいては、多くのアプリケーションでは必要ないが、より安定した動作のために、内側の脚が相互に同調していること（かつ、従って、外側の脚が互いに同調していること）が好ましい。
【００５１】
グラフにおいては、脚の４つのセットが存在している。
セット「１」は、前方左セットである。
セット「２」は、前方右セットである。
セット「３」は、後方右セットである。
セット「４」は、後方左セットである。
各セットは、「Ａ」および「Ｂ」とラベル付けされた２つの脚を有している。
【００５２】
図２０は、低速モードを示している。各セットの片方の脚は、常に地面に接触している。グラフにおいては、以下の遷移点（transition  point）が存在している。
１−脚が、地面と接触する。
２−脚が、接地フェイズを通して低速で移動する（車両について一定速度を維持するためには、脚の角速度が、垂直方向に対して増加し、かつ、次いで、再び減少する必要がある）。
３−脚が、地面との接触を失う。
４−脚が、最大回転速度まで加速する。
５−脚が、一定の角速度を維持する。
６−脚は、このセットの他方の脚が接地を失う以前に、対地速度を、この脚が接地を取り戻すために十分であるフェイズ３、４、５、および６の全体速度と一致させるために、接触する直前に、減速する。このようにして、低速モードにあるときは、少なくとも１つの脚が、車両のそれぞれのコーナーにおいて常に地面と接触している。
【００５３】
低速モードと高速モードとの間には、遷移速度モード（transition  speed  mode）が存在してよく、図２１に示されている。どのサイクルも、第１の脚が接触を失うことと第２の脚が接地することとの間にわずかな遅延を有している。上記の、接地フェイズ２の最中の速度が増加され、一方で、接地の持続時間が減少される。サイクル周波数が増加される（サイクル期間「Ｔ」が減少される）。遷移モードでは、対角線上にある脚のセットが概ね同調して回転していることが好ましく、２つの対角線上の脚は、同時に概ね接地する。脚は、低速モードまたは遷移モードにあるときには、可変および異なる速度でいつも移動することができる。
【００５４】
図２２は、高速モードの動作を示している。高速モードの動作において、接地フェイズ中の脚の角速度は、非接触フェイズ中の角速度（回転全体を通して一定の角速度であり、従って直線である）と一致している。高速モードにおける接地は、フェイジング（phasing）がどのように行われ得るかの一つの例として、低速および遷移速度と同じ接触フェイズシフトを有してよい。ＡとＢは、一つまたはそれ以上のアームにおいて切り替えられてもよい。
【００５５】
図２３は、旋回モードの動作を示している。図２３を参照すると、以下が示されている。「V1g」：前方左脚がフェイズ中に移動する際の最大角速度、「V1n」：前方左脚が非接触フェイズ中に移動する際の最大角速度、「V2g」：前方右脚が接地フェイズ中に移動する際の最大角速度、および、「V2n」：前方右脚が非接触フェイズ中に移動する際の最大角速度、である。脚セットと右脚セットとの間の速度差が、モバイルプラットフォームを旋回させる。
【００５６】
図２３において、セット「１」と「４」は回転の内側にあるセットであり、セット「２」と「３」は回転の外側にある。「V2g」は「V1g」より大きく、ローバーを左に回転させるために、接地フェイズにおいて必要とされる速度差を示している。全ての脚セットがフェイズ差分を維持するためには、それらの回転期間が等しいことを必要とする。結果として、接地フェイズの最中のより遅い「V1g」を補償するために、「V1n」は「V2n」より大きい。
【００５７】
この実施例における脚のための支持部材は垂直軸に関して回転しないので、接地フェーズの最中の好ましい経路は直線である。旋回は、左と右の脚セットに対して異なる速度を適用することによって引き起こされる。これは、典型的には、旋回中に各接地部材の下で、局地的な横滑り（lateral  skidding）を引き起こすであろう。脚部は、（ローバーの中心線に対して）内向き、または、外向きに受動的に傾くことができるので、滑りの量が最小化され得る。
【００５８】
様々な脚回転モードは、プロセッサ710によって実行可能な、一連のインストラクションまたはソフトウェアとしてメモリの中に保管されているアルゴリズムによって実施され得る。プロセッサは、ソフトウェアまたはハードウェアに対する変更によって構成されてよい。
【００５９】
脚構成の一つの例が、示される一つ脚を用いて、図２４−２７に示されている。脚は直線的な伸張／圧縮を有しており、かつ、横方向の柔軟性を伴っている。脚20の直線的な圧縮は、これに限定されないが、テレスコープ形ショックまたは４つのバーリンケージステムといった、多くの異なるリンケージ及び／又はスライディング手段を通じて達成され得る。自転車のフロントサスペンションからの単一のスタンチョン（stanchion）といったテレスコープ形部材は、ばね定数と減衰の観点で調整可能な適切なサスペンションの一つの例である。
【００６０】
図２９−３０に示されるのは、リンケージシステムであって、軽量であり、かつ、最初の接地の直後といった、脚の伸張／圧縮方向に対してある角度で力が加えられたときに、低摩擦を有している。回転するリンケージは、摩擦または摩耗における実質的な増加がなく、高い側方荷重に耐えることができるロータリーベアリングを用いて構成されてよい。コンパクトなリンケージがここに示されており、概ね直線的な圧縮を可能にすし、同様に、スライディングが低減された差動スピードステアリング（differential  speed  steering）ができるように、横方向の柔軟性を可能にする。これらの図は、上部脚420に関して上部プーリ121が回転する結果としての、下部脚430の柔軟性を説明している。上部プーリ121の回転は、これに限定されないが、トーションスプリングを含む手段によって制御または制限され得る。
【００６１】
図２４−２７に示されるように、プーリ121は、上部脚部材420に対して固定または回転可能に固定されてよく、かつ、対応するプーリ125は、下部脚部材430に対して固定または回転可能に固定されてよい。上部プーリ121及び／又は下部プーリ125の回転は、好ましくは、これに限定されないが、プーリを、それが取り付けられている脚部材に関する位置に対してバイアスするトーションスプリングといった、ロータリーばね手段によって拘束される。回転リンク124は、上部と下部の脚部材420、430それぞれに対して回転可能に固定された２つのシャフト123に対して固定されている。回転リンク124とシャフト123は、２つの脚部材420、430の回転軸を固定の距離に維持している。回転リンク124の一方または両方のシャフト123は、好ましくは、これに限定されないが、アームに取り付けられたトーションスプリングといった、ばねを用いて両方向における回転から拘束される。このことは、本デバイスの脚に係る耐荷重能力（load  bearing  capability）を提供する。車両10における最小限の力変動を伴って接地フェイズ中に脚アクチュエータが回転できるようにする受動的（または、おそらく能動的または半能動的）なサスペンションシステムも同様である。図２５と２６は、異なる伸張位置を伴う脚構成20を示している。
【００６２】
上部および下部プーリ121、125は、ケーブル及び／又はチェーン及び／又は歯付きベルト及び／又はストラップ及び／又は歯車といった、リンク手段126を用いて一緒に連結されている。それにより、脚の長さ方向軸に沿った接地パッチ（ground  contact  patch）の概ね直線的な伸張／圧縮が、接地フェイズ中に達成されるようにである。下部脚430におけるより小さい直径のプーリ125の使用は、圧縮の最中の足460の横方向の動きを低減する。上部及び／又は下部プーリにおける可変半径のプーリ121、125の使用は、足の移動経路に関して有益な効果を提供し得る。
【００６３】
上部および下部プーリ121、125の一方または両方に係るばねに拘束された回転は、下部脚430においてあるレベルの横方向コンプライアンス、および、地面との接触パッチ（contact  patch）を提供する。この横方向コンプライアンスは、地面上の足460の滑りが低減された車両10の方向変更を達成するために、差動スピードステアリング（左から右側のアクチュエータへ）を可能にする目的のために役立つ。
【００６４】
典型的なスキッドステアリングには、旋回角に比例したあるレベルの滑りが存在している。モバイルプラットフォームに係るこの横方向の柔軟性を用いて、脚が横に動くことができるようにすることによって、滑りの全部または一部は、所与の速度において所定の旋回率に上がるまで除去され得る。これは、好ましくは、パッシブサスペンション特性であるが、能動的または半能動的に制御され得るものである。横方向コンプライアンスを提供する他の多くの手段が考えられる。ある形態の粘性またはアクティブダンピングが、回転リンケージ及び／又は横方向コンプライアンスシステムおいて使用されてよい。
【００６５】
水陸両用モードの動作が図２８に示されており、そこでは、脚がパドルホイールモード（paddle  wheel  mode）において車両10を推進できるようにするために、旋回アーム610がペイロードシェル16の底部の上に持ち上げられている。
【００６６】
モバイルプラットフォームは、プロセッサまたは同様なコントローラによって指示された、様々なモードにおいて動作することができる。例えば、モバイルプラットフォームが直線に移動しているときに、車両の１つのコーナーにおける脚が、同じ平均対地速度を達成するように回転し、かつ、車両の重心を横切って対角線上にある脚が同調して回転するように、モードが設定されてよい。これにより、異なる長さの脚が可能になる。
【００６７】
例えば、モバイルプラットフォームが直線で走行しているときに、車両の前方コーナーにおける脚が回転して、車両の前方で車両の反対側における脚と同じ平均対地速度を達成するように、モードを設定することができる。平均でコーナーにおける脚の数量の２倍で360°を割り算した値だけ、反対の側面における脚は第１側面における脚とフェイズが外れている。さらなる例として、モバイルプラットフォームが直線で走行しているときに、車両の方向を変えるために、一つのコーナーにおける脚が、車両の反対側における脚よりも高い接地速度で回転するように、モードを設定することができる。一方で、平均では、対角線上にある脚と同調した状態である。例えば、これは、２つ脚のコーナーについては90°のフェイズ外れであり、３つ脚のコーナーについては60°のフェイズ外れである、等。さらなる例として、モバイルプラットフォームが直線で走行しているときに、車両の方向を変えるために、一つの前方コーナーにおける脚が、車両の反対側における前方の脚よりも高い接地速度で回転するように、モードを設定することができる。一方で、平均としては、平均でコーナーにおける脚の数量の２倍で360°を割り算した値だけフェイズ外れの状態である。さらなる例として、モバイルプラットフォームが直線で走行しているときに、一つのコーナーにおける２つまたはそれ以上の脚が、高速モードにおいて同じ速度で回転するように、モードを設定することができる。
【００６８】
請求項において、単語「含む（"comprising"）」は、その包括的な意味において使用されており、かつ、存在する他の要素を排除するものではない。請求項の特徴の前における不定冠詞「一つの（"a"および"an"）」は、存在する特徴のうち一以上を排除しない。ここにおいて記載された個々の特徴のうちそれぞれ一つは、一つまたはそれ以上の実施例において使用されてよく、ここで説明されているせいだけで、請求項によって定義される全ての実施例について不可欠なものとして理解されるべきではない。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ロボット車両およびモバイルプラットフォーム
１２  シャーシ
１４  ペイロードプラットフォーム
１６  ペイロードシェル
１８  アームおよび脚アセンブリ
２２  中央スパー
２８  ペイロード
３４  伸縮可能な前方スパー
３６  伸縮可能な後方スパー
１２１  上部プーリ
１２３  シャフト
１２４  回転リンク
１２５  下部プーリ
４１０  内側脚
４２０  内側上部脚部材
４３０  内側下部脚部材
４５０  内側バーリンケージ（ばね要素）
４６０  内側足
４６４  後方左内側足
４６８  後方右外側足
４７０  内側アクチュエータ
５１０  外側脚
５２０  外側上部脚部材
５３０  外側下部脚部材
５４０  外側バーリンケージ（ばね要素）
５５０  外側ロータリージョイント
５６０  外側足
５６２  前方左内側足
５６８  後方左外側足
５７０  外側アクチュエータ
６１０  サスペンション部材（スイングアーム）
６５０  アームロータリージョイント
６７０  スイングアームアクチュエータ
７００  プロセッサ
７１０  脚センサ
７６０  スイングアームセンサ
７８０  角度センサ
８１０  空気
８２０  水
８３０  水面
【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】
2018508404.tif 000018
【図１７】
2018508404.tif 000019
【図１８】
2018508404.tif 000020
【図１９】
2018508404.tif 000021
【図２０】
2018508404.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2018508404.tif 000026
【図２５】
2018508404.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
2018508404.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2018508404.tif 000031
【図３０】
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【国際調査報告】
2018508404.tif 000033
2018508404.tif 000034