(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を備える移動体であって、
段差の有無を示す段差情報を取得する段差情報取得部と、
前記車輪の外側まで伸びる伸出位置と前記車輪の外端の内側に位置する待機位置の間で移動可能な伸縮部材を複数有する伸縮機構と、
前記段差情報に基づいて前記伸縮部材の位置を前記伸出位置又は前記待機位置に切り替える制御を行う制御部と、
前記車輪が前記伸縮機構と一体的に回転する同期状態と、前記車輪が前記伸縮機構と一体的に回転しない非同期状態と、を切り替えるクラッチ機構と、
を備える移動体。
【請求項２】
前記制御部は、
前記段差が有る場合には前記伸縮部材の位置を前記伸出位置に切り替えるとともに前記クラッチ機構を前記非同期状態に制御する請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記クラッチ機構は、
駆動部の駆動力が伝達される車軸に固定される第１ギアと、
前記車輪に固定される第２ギアと、
前記第１ギア及び前記第２ギアの両方に噛み合う同期位置と前記第１ギアに噛み合いつつ前記第２ギアには噛み合わない非同期位置との間を移動可能な同期ギアと、
前記同期ギアの位置を前記同期位置又は前記非同期位置に変更するアクチュエータと、を有する請求項１又は２に記載の移動体。
【請求項４】
画像を取得する撮像部を更に備え、
前記制御部は、前記撮像部により取得された画像情報から前記段差情報を取得する請求項１から３の何れかに記載の移動体。
【請求項５】
前記制御部は、前記車輪を駆動する駆動部の電流値又は前記車輪に掛かるトルクから段差情報を取得する請求項１から３の何れかに記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を備える移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輪を備える移動体において、段差を乗り越えるための機能を備えるものが知られている。この種の技術について記載されているものとして非特許文献１がある。非特許文献１には、車輪の外径を超える長さの伸縮部材により、所定の高さを有する段差を乗り越えることができる車椅子の技術について記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ren-Chung Soong,Sun-Li Wu and Jui-Min Lee, “An Electric Wheelchair with Function of Climbing up and down a Step” Applied Mechanics and Materials Vols. 479-480 (2014) pp 304-308
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載される構造では、所定の高さを有する段差を乗り越えることができるものの、段差のない平坦な路面を走行する際に伸縮部材が路面に接触し、走行に対する抵抗が発生してしまう。平坦な路面を効率的に走行するという点で改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、車輪を備える移動体において、平坦な路面の走行効率を低減することなく段差を乗り越えることができる構成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】
【０００６】
本発明の一態様の車輪を備える移動体は、段差の有無を示す段差情報を取得する段差情報取得部と、前記車輪の外側まで伸びる伸出位置と前記車輪の外端の内側に位置する待機位置の間で移動可能な伸縮部材を複数有する伸縮機構と、前記段差情報に基づいて前記伸縮部材の位置を前記伸出位置又は前記待機位置に切り替える制御を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車輪を備える移動体によれば、平坦な路面の走行効率を低減することなく段差を乗り越えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットの通常走行の様子を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るロボットの階段を上る様子を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るロボットの階段を上る様子を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るロボットの機能ブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るロボットの車輪及びブランチ機構を示す拡大側面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るロボットの車輪及びブランチ機構を示す図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るロボットの車輪及びブランチ機構を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るロボットのブランチ機構のロック解除時の内部の様子を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るロボットのブランチ機構のロック解除時の内部の様子を示す図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るロボットのブランチ機構のロック時の内部の様子を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るロボットのブランチ機構のロック時の内部の様子を示す図１０のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るロボットの制御の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態に係るロボットが螺旋階段を上る様子を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の限定的ではない例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明をする。図１〜図３には、本実施形態に係る移動体としてのロボット１が示される。
【００１０】
図１には、平面な路面２００を通常走行するロボット１が示され、図２及び図３には階段２０１を上るロボット１が示されている。以下通常走行を行うときのロボット１を通常モードのロボット１とし、階段を上るロボット１を段差モードのロボット１として説明する場合がある。
【００１１】
まず、ロボット１の全体的な構成について説明する。図１〜３に示すように、本実施形態のロボット１は、制御装置３０等の電子部品が内蔵される本体部１１と、本体部１１に取り付けられるフレーム１２と、フレーム１２に支持される複数の車輪２０と、車輪２０ごとに配置されるブランチ機構５０と、を備える。
【００１２】
本体部１１は、その内部にロボット１の各種機能や動作を制御する制御装置３０の他、バッテリ、ジャイロセンサ、ＧＰＳ、等の各種の電子部品を内蔵する。
【００１３】
フレーム１２は、本体部１１を支持する。このフレーム１２に車輪２０やブランチ機構５０等が取り付けられる。車輪２０はフレーム１２の前後左右に合計４個配置される。
【００１４】
ブランチ機構５０は、階段を昇降するための機構である。ブランチ機構５０により、ロボット１の走行モードが通常モードから段差モード又は段差モードから通常モードに切り替えられる。
【００１５】
図４には、ロボット１が備える電気的構成の一部が示される。図４に示すように、制御装置３０には、検知部として機能するカメラ３１と、複数の車輪２０ごとに配置される複数のモータ９０と、複数のブランチ機構５０ごとに配置される複数のアクチュエータ１００と、が電気的に接続される。
【００１６】
制御装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶部、入出力インターフェース、通信部、外部記憶装置等を備えるコンピュータである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記録されているプログラム、又は、記憶部からＲＡＭにロードされたプログラムに従ってロボット１を制御するための各種の処理を実行する。記憶部は、ハードディスクやＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、各種情報を記憶する。入出力インターフェースは、液晶ディスプレイ等のタッチパネルや操作ボタン等の入力部やスピーカ等の各種ハードウェアで構成され、各種情報を出力する出力部である。通信部は、インターネットを含むネットワークを介してユーザ端末等の他の装との間で行う通信を制御する。なお、上述の制御装置３０の構成は一例であり、特に当該構成に限定されるわけではない。
【００１７】
カメラ３１は、画像又は動画を取得する。制御装置３０はカメラ３１が取得した画像に基づいて障害物等の検知や進行方向等を決定するための各種の処理を行う。
【００１８】
モータ９０は回転速度及び回転方向を調整可能であり、制御装置３０によってその回転制御が行われる。４個の車輪２０のそれぞれに駆動部としてのモータ９０が配置されており、制御装置３０は、車輪２０ごとに異なる回転制御を行うことができる。本実施形態のモータ９０はフレーム１２に保持される。
【００１９】
アクチュエータ１００は、ブランチ機構５０を駆動する駆動部である。本実施形態のアクチュエータ１００は、電磁式のソレノイドであり、制御装置３０は、駆動制御が行われる。本実施形態のアクチュエータ１００はフレーム１２に保持される。
【００２０】
次に、本実施形態のロボット１が備える車輪２０を駆動する機構について説明する。図５及び図６には、段差モード時の車輪２０及びブランチ機構５０が示される。図７には、車輪２０及びブランチ機構５０の駆動を行うための各部品が示される。
【００２１】
モータ９０が有する出力軸９１には、カップリング９２を介してシャフト９４が連結される。シャフト９４は、フレーム１２に固定されるベアリング９３を介して回転可能に支持される。
【００２２】
シャフト９４におけるモータ９０が接続される側の端部を内側の端部とし、モータ９０が接続される側と反対側の端部を外側の端部とすると、ブランチ機構５０はモータ９０の外側の端部に連結される。ブランチ機構５０は、シャフト９４と一体的に回転する。以下の説明において、単に内側といった場合はロボット１の左右方向におけるモータ９０側とし、外側といった場合はロボット１から離れる側として説明する場合がある。ここでいうロボット１から離れる側とは、車輪２０の位置を基準としたときのロボット１の左右方向におけるモータ９０側の反対側でもある。
【００２３】
車輪２０は、ベアリング２２を介してシャフト９４に取り付けられる。従って、車輪２０はシャフト９４に対して回転可能な構造となっている。本実施形態では、車輪２０ごとに配置されるクラッチ機構９５を介してモータ９０の駆動力が車輪２０に伝達される構造となっている。
【００２４】
図７に示すように、本実施形態のクラッチ機構９５は、上述のアクチュエータ１００に接続される接続部１０１と、接続部１０１の直線移動に連動する押圧部１０２と、同期ギア１０３と、ギア固定部１０４と、ブランチギア１１０と、車輪ギア２１と、を備える。
【００２５】
接続部１０１は、アクチュエータ１００の駆動によって直線的に動作する。接続部１０１の先端には押圧部１０２が連結されており、押圧部１０２は接続部１０１と一体的な移動を行う。本実施形態の接続部１０１は、押圧部１０２に接続される面がアクチュエータ１００に接続される接続面よりも相対的に大きくなるように構成されている。
【００２６】
押圧部１０２は、接続部１０１が連結される棒状部１０２ａと、棒状部１０２ａの先端に形成されるリング部１０２ｂと、からなる。リング部１０２ｂは、その内径がシャフト９４の外径よりも大きく形成されており、リング部１０２ｂの孔をシャフト９４が挿通した状態となっている。リング部１０２ｂの径は同期ギア１０３の形状に応じたサイズとなっており、リング部１０２ｂを介して同期ギア１０３にアクチュエータ１００の駆動力が伝達される。
【００２７】
同期ギア１０３は、内歯１０３ａと、外歯１０３ｂと、連結部１０３ｃと、を備える。内歯１０３ａはブランチギア１１０に噛み合う部位であり、外歯１０３ｂは車輪ギア２１に噛み合う部位である。連結部１０３ｃは、同期ギア１０３における内側の部位であり、リング部１０２ｂに接触する部位である。
【００２８】
ギア固定部１０４は、押圧部１０２と同期ギア１０３を連結するための部材である。ギア固定部１０４と同期ギア１０３に押圧部１０２が挟まれた状態でネジ等の締結部材によって押圧部１０２、同期ギア１０３及びギア固定部１０４が連結される。
【００２９】
ブランチギア１１０は、シャフト２４に固定される。ブランチギア１１０は、左右方向に長い円柱状の外歯ギアである。本実施形態では、同期ギア１０３がアクチュエータ１００によって移動した場合でも、ブランチギア１１０と同期ギア１０３の内歯１０３ａの噛み合いが維持されるように、ブランチギア１１０の左右方向の長さが、同期ギア１０３の内歯１０３ａの左右方向の長さよりも長くなるように構成される。これにより、ブランチギア１１０と同期ギア１０３の内歯１０３ａは、通常モード及び段差モードの何れの状態においても噛み合う状態となる。
【００３０】
車輪ギア２１は、車輪２０の内側の面に固定される。車輪ギア２１は、リング状の内歯ギアである。車輪ギア２１が同期ギア１０３の外歯１０３ｂに噛み合うことにより、シャフト２４の回転と車輪２０の回転が同期する状態となる。
【００３１】
車輪ギア２１と同期ギア１０３の外歯１０３ｂは、アクチュエータ１００の動作によって同期状態と非同期状態が切り替えられる。同期状態が通常モードに対応し、非同期状態が段差モードに対応する。
【００３２】
本実施形態では、アクチュエータ１００により押圧部１０２が外側に移動した状態で車輪ギア２１と同期ギア１０３の外歯１０３ｂが噛み合う同期状態となる。また、アクチュエータ１００により押圧部１０２が内側に移動した状態で車輪ギア２１と同期ギア１０３の外歯１０３ｂの噛み合いが解除されることより非同期状態となる。
【００３３】
次に、ブランチ機構５０の構成について説明する。図５〜図７に示すように、ブランチ機構５０は、車輪２０の外側でシャフト２４に固定される。本実施形態のブランチ機構５０は、シャフト２４と一体的に回転する。
【００３４】
ブランチ機構５０は、径方向に延びるとともに周方向に等間隔に配置される複数のブランチ７０と、複数のブランチ７０のそれぞれに配置されるコイルばね７１と、複数のブランチ７０のそれぞれに配置されるブランチ支持部８０と、ブランチ７０の位置を保持する機構を有する連結部７５と、を備える。
【００３５】
ブランチ７０は、径方向に直線的に移動可能に構成される。なお、ここでいう径方向は、車輪２０の回転中心を円の中心としたときの径方向である。ブランチ７０の位置は、ロボット１の走行モードによって変更される。
【００３６】
図１に示すようにロボット１が通常モードにある状態では、ブランチ７０の先端部が車輪２０の外周面（外端）よりも径方向内側に位置する。以下の説明において、この状態をブランチ７０の待機位置とする。ブランチ７０が待機位置にある状態では、車輪２０とブランチ機構５０が一体的に回転してもブランチ７０が地面に設置することとはない。
【００３７】
同様に、図２及び図３に示すようにロボット１が段差モードにある状態では、ブランチ７０の先端部が車輪２０の外周面（外端）よりも径方向外側に位置する。この状態をブランチ７０の伸出位置とする。ブランチ７０が伸出位置にある状態ではブランチ機構５０が回転するとブランチ７０が必ず地面に接触する状態となる。
【００３８】
コイルばね７１は、ブランチ７０が待機位置から伸出位置に移動する方向に付勢する。従って、ブランチ７０は後述するロック機構８１による規制や押し込まれる力が作用しない状態では伸出位置に移動する。
【００３９】
ブランチ支持部８０は、ブランチ７０の移動方向をガイドする。ブランチ支持部８０によってブランチ７０の移動方向が径方向に沿う移動となる。
【００４０】
連結部７５には、待機位置のブランチ７０の基端部が挿入される。連結部７５がブランチ７０を待機位置で固定するための機構について説明する。図８及び図９には、ブランチ機構５０のロックが解除されたときの内部の様子が示されている。なお、図８及び図９には、ロック解除時点の伸出位置に移行する前の待機位置におけるブランチ７０が示されているものとする。
【００４１】
本実施形態のブランチ７０における連結部７５に収まる部分には、係合溝７６が形成される。係合溝７６は、ブランチ７０の外周面よりも小さい外径の部位である。この係合溝７６を利用してブランチ７０の待機位置での固定が実現される。
【００４２】
ブランチ７０の待機位置での固定を実現するロック機構８１は、連結部７５の内部に配置される。本実施形態のロック機構８１は、ケーシング８２と、動作部８３と、保持部８４と、球状部８５と、を備える。
【００４３】
ケーシング８２は、ロック機構８１の各部品を保持する。動作部８３はアクチュエータ１００動作に連動する連動部材である。動作部８３は、アクチュエータ１００に機械的に接続される部位（図示省略）を有し、当該部位を介してアクチュエータ１００の動作に連動して動作する。
【００４４】
保持部８４はブランチ７０の係合溝７６に係合する球状部８５を保持する部材である。球状部８５は、少なくとも１つあればよいが、場合によっては複数配置してもよい。ロック機構８１によるロック解除されている状態では、係合溝７６に球状部８５が係合されていない状態となる。コイルばね７１による付勢により、図８の矢印に示すようにブランチ７０は伸出位置に向かって移動する。
【００４５】
図１０及び図１１には、ブランチ機構５０がロックされたときの内部の様子が示されている。アクチュエータ１００が同期位置へ移動すると、アクチュエータ１００の動作に連動する動作部８３が外側に移動し、保持部８４に保持される球状部８５を係合溝７６側に押し込む。これによってブランチ７０が待機位置で固定されるロック状態となる。
【００４６】
なお、ブランチ７０は、伸出位置にある状態で動作部８３がロック位置に移動したとしても、ブランチ７０が地面に接触すると反力によって伸出位置から待機位置に押し戻される。このとき、ブランチ７０は、移動の過程で球状部８５を乗り越えるかたちで待機位置に移動し、係合溝７６が球状部８５の位置に到達したところで、球状部８５が係合溝76に係合し、ロックされる。
【００４７】
次に、図１２を参照してロボット１の制御の一例を説明する。図１３に示すように、ロボット１が起動するとステップＳ１０１の通常モードＳ１０１での走行が開始される。
【００４８】
ステップＳ１０２では、段差があるか否かが検知される。ステップＳ１０２における段差情報に基づく段差の判定する方法は種々の方式を採用することができる。例えば、カメラ３１が取得した画像又は当該画像を加工した画像情報に基づいて段差の有無が制御装置３０によって判定してもよい。この場合、段差が有ると判断するための基準高さを予め設定し、取得した画像と当該基準高さを比較して段差の有無を判定してもよい。車輪２０の半径の７０％を超えるものを基準高さとして設定してもよい。
【００４９】
なお、ステップＳ１０２の判定において、モータ９０の電流値又はトルクを監視し、予め設定される異常パターンと合致した場合に段差が有ると制御装置３０が判定する構成としてもよい。例えば、車輪２０が段差に接触した状態では車輪２０を駆動するモータ９０の電流値が通常とは異なるパターンを示すように変化する。そこで、電流値が所定の閾値を超えた場合は、段差が有ると制御装置３０が判断するように構成してもよい。あるいは、電流値と同様に車輪２０が段差に接触している状態では、トルクも通常とは異なるパターンを示すので、ステップＳ１０２の判定において、トルクセンサをシャフト２４等に配置し、制御装置３０がトルクセンサのトルクを監視する構成としてもよい。この場合、制御装置３０は、トルクセンサのトルクが予め設定されている閾値に入った場合に段差が有ると判定されることになる。
【００５０】
ステップＳ１０２において、段差が無いと判定されている間は段差情報を監視し続ける。ステップＳ１０２において、段差が有ると判定された場合はステップＳ１０３の処理に移行する。
【００５１】
ステップＳ１０３では、段差モードへの移行が行われる。制御装置３０は、アクチュエータ１００を制御し、クラッチ機構９５を非同期状態とするとともにブランチ機構５０のロック機構８１によるロックを解除する。これによって、車輪２０とシャフト２４の同期が解除されるとともに、ブランチ７０が待機位置から伸出位置に移動した状態となる。
【００５２】
段差モードでは、複数のブランチ７０が車輪２０の外径よりも外側に伸出した状態で、シャフト２４とともにブランチ機構５０が回転する。この状態では車輪２０はシャフト２４の回転に同期していないので、ブランチ７０のグリップ力を効率的に地面（段差面）に伝達し、段差を乗り越えることができる。この段差モード中において、上述のモータ９０の電流又はトルクに基づいてモータ９０の回転制御を調整する構成としてもよい。本実施形態のロボット１は四輪であるが、四輪全ての回転制御及び対応するブランチ機構５０の制御を同一の制御にしなければならないわけではない。例えば、前側に位置する車輪２０に対応するブランチ機構５０のブランチ７０を伸出位置にするタイミングに対し、後側に位置する車輪２０に対応するブランチ機構５０のブランチ７０を伸出位置にするタイミングを遅らせることもできる。これにより、後側の車輪２０のトルクを利用して段差をより円滑に乗り越えることができる。
【００５３】
ステップＳ１０４では、段差が終了したか否かが判定される。段差が終了したか否かは段差の存在を検知するときと同様に、カメラ３１の画像情報又は制御装置３０が取得する電流値やトルク等に基づいて判定される。ステップＳ１０４で段差が終了したと判定されるまで段差モードが継続される。ステップＳ１０４で段差が終了したと判定されるとステップＳ１０１に戻り、ロボット１が通常モードに移行する。即ち、ロック機構８１によって伸縮部材７０を待機位置でロックするとともに、クラッチ機構９５によって車輪２０とブランチ機構５０を同期状態に切り替える。以降、ロボット１の停止命令等がされるまでステップＳ１０２以降の処理が継続される。
【００５４】
次に、図１３を参照してロボット１が螺旋階段２０２を上るときの制御の一例を説明する。図１３に示すように、ロボット１が螺旋階段２０２を上る場合、平面視においてロボット１は曲がりながら段差を乗り越える必要がある。
【００５５】
本実施形態の制御装置３０は、左右のモータ９０の回転制御を内輪差に基づいて行う。段差モードでは、ブランチ機構５０がモータ９０の駆動力によって回転するので、ブランチ機構５０の回転制御が内輪差に基づいて実行されることになる。例えば、左右方向で曲がる側に位置するブランチ機構５０の回転速度に対し、左右方向で反対側に位置するブランチ機構５０の回転速度を速めるような制御を行うことができる。従って、螺旋階段２０２のように斜めに段差を移動する必要がある場合でも、本実施形態のロボット１によればスムーズに段差を乗り越えていくことができる。
【００５６】
また、本実施形態のロボット１は、四輪走行であるが、後方の車輪２０に対応するブランチ機構５０の回転制御を前方のブランチ機構５０の回転制御に一致させる必要はない。前後の位置に応じてブランチ機構５０の回転制御を個別に行うことができる。このように、制御装置３０がモータ９０の制御を通じて行う各ブランチ機構５０の回転制御は、ブランチ機構５０の位置や状況に応じて異ならせることができる。
【００５７】
以上の説明から明らかなように、本発明の各実施形態は、以下の各構成により、それぞれ有利な効果を奏する。
【００５８】
本発明の実施形態に係る車輪（２０）を備える移動体（１）は、段差の有無を示す段差情報を取得するカメラ（３１）又は制御部（３０）と、車輪（２０）の外側まで伸びる伸出位置と車輪（２０）の外端の内側に位置する待機位置の間で移動可能な伸縮部材（７０）を複数有する伸縮機構（５０）と、段差情報に基づいて伸縮部材（７０）の位置を伸出位置又は待機位置に切り替える制御を行う制御部（３０）と、を備える。これにより、通常時は伸縮部材（７０）を待機位置にした状態で平らな路面２００を走行することができ、階段２０１を上るときのみ伸縮部材（７０）を伸出位置に移動させることができる。通常の走行時における伸縮部材（７０）が路面に接触する事態の発生を防止できるので、階段を上る機能を有することに起因する走行効率の低下を防止できる。
【００５９】
また、本発明の実施形態に係る移動体（１）は、車輪（２０）が伸縮機構（５０）と一体的に回転する同期状態と、車輪（２０）が伸縮機構（５０）と一体的に回転しない非同期状態と、を切り替えるクラッチ機構（９５）を更に備える。これにより、段差を上る場合は伸縮機構（５０）のみに駆動力を伝達させることができるので、車輪（２０）のスリップが生じない状態で伸縮部材（７０）を段差の上部に接触させることができる。伸縮部材（７０）の高いグリップ力を実現できるので、段差を上る動作をより円滑にすることができる。
【００６０】
また、本発明の実施形態に係る移動体（１）が備える制御部（３０）は、段差が有る場合には伸縮部材（７０）の位置を伸出位置に切り替えるとともにクラッチ機構（９５）を非同期状態に制御する。これにより、特別な操作を行うことなく非同期状態に移行することができるので、ユーザの手間を煩わせることなく移動体（１）が段差を上ることができる。
【００６１】
また、本発明の実施形態に係る移動体（１）は、クラッチ機構（９５）が、駆動部（９０）の駆動力が伝達される車軸（２４）に固定される第１ギア（１１０）と、車輪２０に固定される第２ギア（２１）と、第１ギア（１１０）及び第２ギア（２１）の両方に噛み合う同期位置と第１ギア（１１０）に噛み合いつつ第２ギア（２１）には噛み合わない非同期位置との間を移動可能な同期ギア（１０３）と、同期ギア（１０３）の位置を同期位置又は非同期位置に変更するアクチュエータ（１００）と、を有する。これにより、複数のギアを利用することにより、同期位置と非同期位置の切替動作を確実かつ迅速に行う構成をシンプルな構成で実現できる。
【００６２】
また、本発明の実施形態に係る移動体（１）は、画像を取得する撮像部（３１）を更に備え、制御部（３０）は、撮像部（３１）により取得された画像情報から段差情報を取得する。これにより、撮像部（３１）の画像情報を利用して段差情報を取得できるので、段差がある地点を示すデータ等がなくても、実際に存在する段差に基づいて伸縮部材（７０）の位置を変更することができる。
【００６３】
また、本発明の実施形態に係る移動体（１）が備える制御部（３０）は、車輪（２０）を駆動する駆動部（９０）の電流値又は車輪（２０）に掛かるトルクから段差情報を取得する。これにより、撮像部（３１）等の視覚センサや接触センサ等のセンサ装置がない場合や視覚センサや接触センサ等が機能しない場合であっても、段差を検知して走行モードを切り替えることができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００６５】
上記実施形態では、ロック機構８１がアクチュエータ１００に連動する例を説明したが、ロック機構８１がアクチュエータ１００とは独立して設けられる構成としてもよい。例えば、連結部７５の内部に電気的な信号を受けて動作するロック機構を配置してもよい。この場合、アクチュエータ１００が非同期位置に動作した後にロック機構８１のロックを解除する等、アクチュエータ１００の動作タイミングとは異なるタイミングでブランチ７０を待機位置から伸出位置に移動させることができる。このように、ロック機構８１、ブランチ機構５０及びクラッチ機構９５の構成は、事情に応じて適宜変更することができる。
【００６６】
上記実施形態では、画像情報を取得するカメラ３１やモータ９０の電流又はトルクを監視する制御装置３０を段差情報取得部の例として説明したが、段差情報取得部の構成はこの構成に限定されるわけではない。例えば、外部装置からロボット１が受信する信号を段差情報としてもよい。
【００６７】
上記実施形態では、四輪走行するロボット１を移動体の例として説明したが、四輪走行するロボットに限定されるわけではない。また、人が搭乗する車両や車椅子の車輪に本発明を適用することができる。人が搭乗する車両や車椅子の場合は、段差情報を送信できる操作部を配置し、該操作部によって段差情報が制御部に送信される構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  ロボット（移動体）
２０  車輪
２１  車輪ギア（第２ギア）
２４  シャフト（車軸）
３０  制御装置（制御部、段差情報取得部）
３１  カメラ（段差情報取得部）
５０  ブランチ機構（伸縮機構）
７０  ブランチ（伸縮部材）
９０  モータ（駆動部）
９５  クラッチ機構
１００  アクチュエータ
１０３  同期ギア
１１０  ブランチギア（第１ギア）
【要約】
【課題】車輪を備える移動体において、平坦な路面の走行効率を低減することなく段差を乗り越えることができる構成を提供すること。
【解決手段】車輪２０を備える移動体１は、段差の有無を示す段差情報を取得する段差情報取得部としてのカメラ３１と、車輪２０の外側まで伸びる伸出位置と車輪２０の外端の内側に位置する待機位置の間で移動可能な伸縮部材７０を複数有する伸縮機構５０と、段差情報に基づいて伸縮部材７０の位置を伸出位置又は待機位置に切り替える制御を行う制御部３０と、を備える。
【選択図】図３【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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