(57)【要約】  本発明は無軌道搬送装置、特に多足歩行移動機構に関するものである。多様な支持面を移動するためのシャシーは、ホイール式歩行移動機構を有し、前記ホイール式歩行移動機構がそれぞれ三つの支柱で構成されており、前記支柱がシャフト回転軸に対して対照的に共通のシャフトに取付けられており、また前記支柱がピラミッドのような側縁を形成するように互いに向かって傾いている。前記シャフトの支持面に対する角度は、各ホイール式歩行移動機構の支柱のうち支持面に接触するものが二つ以内となるように配置されている。前記シャフトは横方向の移動が可能となるように取り付けられ、シャシーに取付けられた振動補正装置と運動学的に連結している。機能の安定性及び移動の速度の向上、踏破能力の向上は、最低地上高を高くすることで得られる。  【選択図】  図１
2018532638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のホイール式歩行移動機構を有し、前記ホイール式歩行移動機構がそれぞれ少なくとも三つの支柱で構成されており、前記支柱がシャフト回転軸に対して対照的に共通のシャフトに固定されており、また前記支柱がピラミッドのような側縁を形成するように互いに向かって傾いており、その際に、前記シャフトの支持面に対する角度が、各ホイール式歩行装置の支柱のうち支持面に接触するものが二つ以内となるように配置されており、またその際に、前記シャフトが横方向に動くことができるように取り付けられており、前記シャフトが振動補正装置と運動学的に連結しており、前記振動補正装置がシャシーに固定されている、様々な支持面を移動するためのシャシー。
【請求項２】
前記支柱がハブに固定されており、シャフト上で回転することを特徴とする、請求項1に記載のシャシー。
【請求項３】
隣り合う支柱の間の角度が９０度であり、支柱とシャフト回転軸の間の角度はarccosが1√３であることを特徴とする、請求項１に記載のシャシー。
【請求項４】
振動補正装置がカム機構であり、カムの数がホイール式歩行移動機構の支柱の数と同じであり、また前記カムがホイール式歩行移動機構のギアと運動学的に連結していることを特徴とする、請求項1に記載のシャシー。
【請求項５】
振動補正装置がコンロッド機構を使用して作られており、前記コンロッド機構がホイール式歩行移動機構のギアと運動学的に連結していることを特徴とする、請求項1に記載のシャシー。
【請求項６】
振動補正装置が引き戻しバネを含んでいることを特徴とする、請求項４または５に記載のシャシー。
【請求項７】
偶数のホイール式歩行移動機構を利用する際に、前記ホイール式歩行移動機構のペアはアーム型の共通の振動補正装置によって連結されており、その際に前記ホイール式歩行移動機構の各ペアでは、シャフトが共通のギアによって回転し、支柱が前記シャフト上で逆位相回転するように取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のシャシー。
【請求項８】
各支柱の端部にシューが取り付けられており、前記シューに可動性があることを特徴とする、請求項１に記載のシャシー。
【請求項９】
前記シャシーにホイール式歩行移動機構が一つだけ使用される際に、進行方向の操作のために、シューとその支柱が回転制御装置を通して連結されることを特徴とする、請求項１または８に記載のシャシー。
【請求項１０】
シャフトに追加的な方向転換装置を有しており、前記方向転換装置が、前記シャシーに対して、三つの支柱すべてが支持面に接触する位置にあることを特徴とする、請求項９に記載のシャシー。
【請求項１１】
前記シャシーに三つまたはそれ以上のホイール式歩行移動機構が使用される際に、進行方向の操作を可能にするために、すべてのホイール式歩行移動機構が同一の面において同時及び同じ動きで方向を変えるようにする機構が使用されており、その際に前記ホイール式歩行移動機構自体が同調して動くことができるように作られていることを特徴とする、請求項１に記載のシャシー。
【請求項１２】
水中にある支持面を移動するために支柱が密閉された立体構造で作られていることを特徴とする、請求項１に記載のシャシー。
【請求項１３】
様々な大きさの階段を移動することができるように、支柱が長さを変えることができるように作られていることを特徴とする、請求項１に記載のシャシー。
【請求項１４】
振動補正装置が入れ子構造の支柱と各支柱の内部に配置されたスプリングの形で作られていることを特徴とする、請求項１または１３に記載のシャシー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無軌道搬送装置であって、特に多足歩行装置に関するものである。本発明の利用は、ロボット装置、身体障害者用移動装置および貨物運搬用カートといった搬送装置が階段や突出面を移動する際の踏破能力を高めるために有利である。
【背景技術】
【０００２】
軸に取付けられた車輪を有するホイール式移動機構であって、スプリングによって搬送装置のフレームに連結しており、支持面の走行時に車体重量による轍の陥没がある際の動きにおいて抵抗が大きい移動機構、および積雪のある場所では実質的に踏破能力のない移動機構は広く知られている。
【０００３】
歩行移動機構であって、車体の四方に二本ずつの延長歩行部材が取付けられており、前記歩行部材の一つ一つが、端部においてクランクシャフトのクランクジャーナルによって互いに対して位相角１８０°で連結しており、前記クランクシャフトが水平および垂直方向の弾性のある連結部材によって車体に取り付けられており、前記弾性のある連結部材があらかじめスプリングガイドの形状で作られ、クランクシャフトのメインジャーナルの軸受および車体と協同して動くものも知られている（参考  ロシア国特許出願公開第２００１８１７号明細書（特許文献１））。
【０００４】
前記歩行移動装置の重大な欠点は、移動の際に全面的に轍ができること、そして移動時の揺れを補正することの困難さである。
【０００５】
歩行移動機構であって、垂直方向に四つの足部を有し、前記四つの足部が、双方向にのびるアームの端部にある板バネ状の弾性連結部材と中央部で連結しており、前記双方向にのびるアームは中央部でバネ状の弾性連結部材と連結しており、前記ばね状の弾性連結部材は双方向にのびるメインアームの両端に取り付けられており、前記双方向にのびるメインアームは中央部でハブに連結しており、前記ハブは主動軸に連結しているものが知られている（参考  ロシア国特許出願公開第２１０４１６４号明細書）（特許文献２））。
【０００６】
ロッキード社の機材であって、互いに１２０°の角度で設置された三つのアームを有している移動機構を持つものは知られている。移動機構がアンダーキャリッジ側に取付けられている。柔らかい地面においては、アームが回転することで、各三輪ユニットが、大きな円筒形のラグで取付けられた一つの車輪のように作動する。
【０００７】
他の類似例では、移動機構が四つのアームを有し、アームの端部に足または車輪が取付けられている。
【０００８】
さらに他の類似例では、移動機構が車輪の付いた二等辺三角形の形状になっており、前記車輪が三角形の角に配置され、三角形と同時に回転するようになっており、前記三角形が回転軸によってカートの車体と連結しており、前記回転軸が三角形の重心に対して特異な位置に配置されている。
【０００９】
上記に挙げた類似例は、固く平らな地面での歩行モードにおいて、アンダーキャリッジの移動の滑らかさ（最低地上高の一定性）を確保することができない。その結果、支持面を移動する際の抵抗により歩行時に激しい振動が起こるときに、構造をなす部材への負荷が大きい。
【００１０】
踏破能力を向上させるために、交互に転がる移動機構を利用する方法がある。ホイール式歩行移動機構であって、前記歩行移動機構が車輪、メインアーム、搬送装置の車体に取り付けられたアームおよび車輪の回転ギア、前記メインアームに配置されているパワートランスミッションを有しており、前記パワートランスミッションが、中間歯車を伴う太陽歯車、遊星歯車、太陽歯車と車体およびメインアームとの噛み合いを切り替えるユニットからなっており、同時にメインアームに遊星歯車を伴う第二中間歯車が設置されており、前記第二歯車が第一歯車に対して１８０°の角度で車輪軸の周囲に広がっており、前記車輪が二つのセグメントからなっており、前記セグメントが補助的なアームを備えており、前記補助的なアームに補助的なパワートランスミッションが配置されており、前記補助的なパワートランスミッションの従動部分が軸によって前記セグメントと強固に連結されており、前記補助的なパワートランスミッションの主動部分が前記遊星歯車と同軸でメインアームと強固に連結しており、前記補助的なアームが、前記遊星歯車の軸に強固に取付けられているホイール式歩行移動機構も知られている。ホイール式歩行モードでは、地面に接する方の一つのセグメントが地面を転がり、他方のセグメントは地面の上を地面と接するまで移動する。この時に両方のセグメントは歩行ピッチに等しい距離で互いから離れている。その間に搬送装置の車体は歩行ピッチの半分の距離を移動する。その後、それまで地面と接していた方のセグメントは地面から離れ、上述したように移動する。
【００１１】
このような解決方法の欠点は、乗り越えられる障害物の高さが低く、セグメントの半径を超えない高さでなければならないことである。
【００１２】
最も近い類似例またはプロトタイプとして、特許第２０３８２４８号（特許文献３）のホイール式歩行移動機構がある。前記プロトタイプは車輪のハブ、支柱状の足部に連結したアームのペアを有している。支柱状の足部は、ジョイント本体とヒンジ連結しており、前記ジョイントは前記ハブの外輪の周囲に配置されており、前記ハブは前記アームのペアを経由して搬送装置の軸又はシャフトと連結しており、前記アームのペアは前記ジョイントと連結している。前記ジョイント本体にある空洞内には予めゴム製のクッションが詰められており、前記ゴム製のクッションはアームの支柱と接する。自由な状態にある足部は、予め詰められたクッションの力によりアームの軸に対して垂直になる。車輪が回転すると、前方へ移動する足部は、アームに連結するクッション上で移動機構の重量の力により軸に対して湾曲しながら、また、前方に移動する足部へと移動機構の重量を移動させる際に、支持面に対して移動の方向への推進力を発生させながら、支持面に接触する。
【００１３】
このようなプロトタイプの欠点は、最低地上高が低いこと、また構成部材が多くなること、および構造が複雑になることであり、その結果機能の安定性および移動速度が低くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ロシア国特許出願公開第２００１８１７号明細書
【特許文献２】ロシア国特許出願公開第２１０４１６４号明細書
【特許文献３】特許第２０３８２４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明によって解決される技術的課題は、機能の安定性および移動速度の向上と、独自の技術的方法による移動機構の構造の簡素化、ホイール式歩行移動機構の半径を大きく変えることなく最低地上高を高くすることである。また、水中や階段の移動という課題も合わせて解決される。
【００１６】
本発明によって、機能の安定性および移動速度の向上、最低地上高が高くなることによる踏破能力の向上という技術的結果を得ることができる。また、移動機構の構造が簡素化されることにより、密閉された立体構造を支柱として利用することができ、本シャシー上に取付けられる搬送装置に水中移動の可能性を与える。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記技術的結果は、多様な支持面を移動するための搬送装置のシャシーがホイール式歩行移動機構を有していることによって得ることができる。
【００１８】
各ホイール式歩行移動機構は少なくとも三つの支柱で構成されており、前記三つの支柱は、シャフト回転軸に対して対称的に、共通のシャフトに固定され、また前記支柱がピラミッドのような側縁を形成するように互いに向かって傾いている。その際に、前記シャフトの支持面に対する角度が、各ホイール式歩行装置の支柱のうち支持面に接触するものが二つ以内となるように配置されている。またその際にシャフトが横方向に動くことができるように取り付けられることで、振動補正装置と運動学的に連結している。前記振動補正装置はシャシーに取付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のホイール式歩行移動機構の支柱1が支持面2に対して様々な位置関係にある側面図である。
【図２】本発明のホイール式歩行移動機構の支柱1が支持面２に対して様々な位置関係にある正面図である。
【図３】本発明のホイール式歩行移動機構に振動補正装置７を経由してシャシー６を取り付けた図である。
【図４】本発明のホイール式歩行移動機構に取り付けられる振動補正装置の一例を示す。
【図５】本発明のホイール式歩行移動機構に取り付けられる振動補正装置の他の一例を示す。
【図６】支柱１の球状の足部３にシュー１７が装着されている本発明のホイール式歩行移動機構の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図1にホイール式歩行移動機構の支柱１が支持面２に対して様々な位置関係にある側面図を示す。各支柱の端部には球状の足部３がある。
【００２１】
支柱１は、ハブ５において回転する共通のシャフト４上で一つに合わさる。側面図は、描かれているホイール式歩行移動機構のシャフト４が回転する際に、前記シャフト４の回転方向によって右または左に移動することを意味している。
【００２２】
この他、シャフト上で回転するハブに支柱１が取り付けられている場合であっても、本発明の本質が変わることはまったくない。
【００２３】
図２に、同一のホイール式歩行移動機構の支柱１が支持面２に対して様々な位置関係にある正面図を示す。
【００２４】
最適な支柱の数は三つであり、支柱間の角度は９０度であり、各支柱１とシャフト回転軸４の間の角度はarccosが１／√３に等しい。一部の場合において、支柱の数および支柱間の角度が異なることもあるが、本発明の本質が変わることはまったくない。
【００２５】
図３では、シャシー６にホイール式歩行移動機構が取り付けてあり、前記ホイール式歩行移動機構が振動補正装置７を経由してシャシー６に取り付けられている。この図から、振動補正装置７が、支柱１の様々な位置に合せて自動的にシャフト４の高さを調節することが可能なことがわかる。
【００２６】
図４に、ホイール式歩行移動機構に取り付けられる振動補正装置の一つの例を示す。振動補正装置は、アーム８で構成されており、前記アーム８は可動軸９上を揺れるように動き、前記可動軸９はシャシーのフレーム１０に固定されている。アーム８の反対側の端部はハブ５に取り付けられており、前記ハブ５の中で支柱１がシャフト４上を回転している。アーム８の上部で引き戻しバネ１１が作用し、前記アーム８の下部ではカム１２が作用し、前記カム１２は三つのローラー１３で構成され、また前記カム１２はシャフト１４上を回転し、前記シャフト１４はシャシーのフレーム１０を通っている。シャフト４及びカム１２は共通のギアにより回転し、同一の回転数で同時に回転することでシャフト４の揺れを完全に均すことができる。前記カムはローラー１３でアーム８を上方へと押し上げ、一方で引き戻しバネ１１がアーム８を下方へと引き下げる。
【００２７】
この他に、振動補正装置の中にあるカムが二つのコンロッド構造に代替され、前記二つのコンロッド構造が逆位相で動き、ホイール式歩行移動機構のギアと運動学的に連結している例もある。
【００２８】
図５に振動補正装置の三つ目の例を示す。偶数のホイール式歩行移動機構を使用する場合、各ペアが共通の振動補正装置を有し、前記共通の振動補正装置は共通のアーム１５で構成されており、前記共通のアーム１５は固定軸１６上を揺れるように動き、前記固定軸１６はシャシーのフレーム１０に取り付けられている。この場合、ホイール式歩行移動機構の各ペアでは、シャフトが共通のギアにより同位相回転し、支柱が前記シャフト上で逆位相回転となるように組み立てられる。
【００２９】
図６に、支柱にシュー１７が付いており、前記シューが支柱１の球状の足部３に装着されているホイール式歩行移動機構の例を示す。概してシュー１７は球状の足部３において自由に回転する。時により、たとえばシャシーにホイール式歩行移動機構が一つしか設置されない場合に、シュー１７と支柱１の間にたとえば減速装置の付いたモーターのような回転制御装置が設置される。回転制御装置は進行方向の操作のためのものである。シャシーに進行方向を変える必要が生じたとき、前記回転制御装置が支柱１及びシャシー全体の進行方向を変え、その際にシュー１７は支持面において静止した状態になる。進行方向の転換が行われるのは、シュー１７の一つだけが支持面に触れているときである。シャシーにホイール式歩行移動機構が一つしか使用されない場合は、安定性の確保のために、シャシーにパワージャイロスコープが取り付けられる。静止状態におけるシャシーの安定性が確保されるのは、シャフト４に追加的に方向転換装置があり、前記方向転換装置が、シャシーのフレーム１０に対して、すべての三つの支柱１が支持面２に接触するような位置にある場合である。
【００３０】
それ以外の場合では、ホイール式歩行移動機構自体が方向を変えることにより進行方向の操作が行われる。ホイール式歩行移動機構の進行方向の転換が行われるのは、前記ホイール式歩行移動機構の支柱の一つだけが支持面に接触している時だけである。シャシーに三つまたはそれ以上のホイール式歩行移動機構を取り付けて使用する場合は、進行方向の操作を可能にするために、すべてのホイール式歩行移動機構が一つの面において同時及び同じ動きで方向を変えるようにする装置が使用され、その場合には、方向を変える瞬間に各ホイール式歩行移動機構の三本の支柱のうち一本だけが支持面に接触していることが条件となる。その際、ホイール式歩行移動機構自体は同調して働く。
【００３１】
このような進行方向の操作方法は、３６０度を含む角度で方向転換を可能にする。支柱にシュー１７が使用されている場合は、進行方向操作の瞬間に支持面にあるシューは支持面上で静止し、他の支柱がシュー１７を装着した球状の足部３によって自由に回転する。
【００３２】
シャシーが水中にある支持面を移動するために、支柱１が密閉された立体構造をなしていることもある。この場合、搬送装置は陸上と全く同じように水中を移動することができる。
【００３３】
シャシーが様々な大きさの階段状の支持面を移動するために、支柱が長さを変えられる構造になっていることもある。この場合、各支柱が調節可能な伸長の入れ子構造をしている。搬送装置のオペレーターまたは自動制御装置は、機器を使用して階段の大きさ、つまり高さおよび奥行を測定し、その大きさをもとに、一歩ごとにシュー１７が階段の中央にくるように支柱１の長さを設定する。このような支柱を使用する場合は、振動補正装置はスプリングの形状をなし入れ子構造の支柱それぞれの内部に作られることもある。スプリングは、入れ子構造の支柱１が最大限伸展できるように配置される。ホイール式歩行移動機構が回転する際に、支持面２に対する入れ子構造の支柱１の位置角度は変動し、それにより各支柱にかかる負荷が変動する。
【００３４】
入れ子構造の支柱の内部にあるスプリングが反応することで支柱の長さが変動し、それによりホイール式歩行移動機構のシャフトの振動が小さくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、人が運転するまたは自動装置で運転される搬送装置が、ぬかるみや水のある場所、耕地や雪面などの起伏に富んだ場所を移動するために最良の形で使用することができる。また都市部においては、前記搬送装置が、建物の入り口などにある凹凸の多い場所を含め、階段及びその他の段差障害物のある場所を移動するために最良の形で使用することができる。
【図１】
2018532638.tif 000003
【図２】
2018532638.tif 000004
【図３】
2018532638.tif 000005
【図４】
2018532638.tif 000006
【図５】
2018532638.tif 000007
【図６】
2018532638.tif 000008
【国際調査報告】
2018532638.tif 000009
2018532638.tif 000010