(57)【要約】      （修正有）【課題】非動作時またはメンテナンス時に脚車輪型ロボットの転倒を防止するのに好適な脚車輪型ロボットの吊り下げ構造を提供する。【解決手段】脚車輪型ロボットは、基体１０と、基体１０に対して自由度を有して連結された脚部１２と、脚部１２に回転可能に設けられた駆動輪２０と、基体１０の右側面に設けられたフック連結具と、基体１０の左側面のうち基体１０の中心に対してフック連結具と対称の位置に設けられたフック連結具とを備える。【選択図】図１
2009050938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、前記基体に対して自由度を有して連結された脚部と、前記脚部に回転可能に設けられた車輪とを備え、前記脚部の駆動および前記車輪の回転により移動する脚車輪型ロボットの吊り下げ構造であって、
前記基体の一の側面に設けられ、吊り下げ装置の連結手段と連結する第１連結手段と、
前記基体の他の側面のうち前記基体の中心に対して前記第１連結手段と対称の位置に設けられ、前記吊り下げ装置の連結手段と連結する第２連結手段とを備えることを特徴とする脚車輪型ロボットの吊り下げ構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１連結手段は、前記一の側面から突出した第１フランジと、前記第１フランジに固定されかつ前記第１フランジから立ち上がる環状の第１フック連結具とからなり、
前記第２連結手段は、前記他の側面のうち前記対称の位置から突出した第２フランジと、前記第２フランジに固定されかつ前記第２フランジから立ち上がる環状の第２フック連結具とからなることを特徴とする脚車輪型ロボットの吊り下げ構造。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１項において、
複数の前記第１連結手段と、前記基体の中心に対して前記複数の第１連結手段のそれぞれと対称の位置に設けられた複数の前記第２連結手段とを備えることを特徴とする脚車輪型ロボットの吊り下げ構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第１連結手段および前記第２連結手段は、前記脚部の可動範囲外に設けられていることを特徴とする脚車輪型ロボットの吊り下げ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚車輪型ロボットの吊り下げ構造に係り、特に、非動作時またはメンテナンス時に脚車輪型ロボットの転倒を防止するのに好適な脚車輪型ロボットの吊り下げ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの移動機構は、車輪型、クローラ型、脚型またはこれらを組み合わせた機構に分類される。一般に、車輪型ロボットは、平地での移動性は高いが、段差への適応性が低いという問題がある。また、クローラ型ロボットは、不整地に適し、多少の段差であれば乗り越えられるが、積極的な重心移動ができないために急な階段への適応性が低く、平地における移動性が車輪型ロボットより低いという問題があった。また、脚型ロボットは、階段への適応性が最も優れているが、平地での移動性が極端に低いという問題がある。
【０００３】
車輪型、クローラ型および脚型の問題を解決するため、脚型と車輪型を組み合わせた脚車輪型ロボットが提案されている。脚車輪型ロボットとしては、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
特許文献１には、サーボモータによって駆動される４本の脚部を自在に駆動しての歩行移動と、４本の脚部の内の後ろ側の２本の脚部に備えられた２つの駆動輪と、前側の２本の脚部に備えられた２つの従動輪とによる車輪移動と、さらに歩行移動と車輪移動を組み合わせたハイブリッド移動を行う脚式移動ロボット装置が開示されている（同文献〔０１２３〕および図３１（ａ））。
【特許文献１】特開２００４−３４１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような脚車輪型ロボットは、脚部を折り曲げる構造となっていることから重心が高く、また、脚先に車輪が設けられているため、非動作時は姿勢が不安定で転倒の可能性があるという問題があった。
また、メンテナンス時において、脚車輪型ロボットの動作テストを行うため脚部を様々な状態に駆動させようとすると、姿勢によっては転倒の可能性があるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、非動作時またはメンテナンス時に脚車輪型ロボットの転倒を防止するのに好適な脚車輪型ロボットの吊り下げ構造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】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造は、基体と、前記基体に対して自由度を有して連結された脚部と、前記脚部に回転可能に設けられた車輪とを備え、前記脚部の駆動および前記車輪の回転により移動する脚車輪型ロボットの吊り下げ構造であって、前記基体の一の側面に設けられ、吊り下げ装置の連結手段と連結する第１連結手段と、前記基体の他の側面のうち前記基体の中心に対して前記第１連結手段と対称の位置に設けられ、前記吊り下げ装置の連結手段と連結する第２連結手段とを備える。
【０００７】
このような構成であれば、非動作時またはメンテナンス時は、第１連結手段および第２連結手段に吊り下げ装置の連結手段をそれぞれ連結し、吊り下げ装置により脚車輪型ロボットを吊り下げることができる。このとき、第１連結手段および第２連結手段は、基体の中心に対して対称の位置に設けられているので、姿勢が不安定になりにくい。そのため、非動作時はもちろん、メンテナンス時において、脚車輪型ロボットの動作テストを行うため吊り下げた状態で脚部を様々な状態に駆動させても、脚車輪型ロボットが転倒する可能性を低減することができる。
【０００８】
なお、脚車輪型ロボットは、段差のあるところでは、自由度の範囲で脚部が可動し、段差を乗り越えることができる。したがって、脚型ロボットと同様に段差への適応性が高い。
一方、平地では、車輪走行で移動することができる。したがって、車輪型ロボットと同様に平地での移動性が高い。
ここで、連結手段としては、例えば、フックとフック連結具、ボルトとナットその他機械的に連結する手段、または磁石、電磁石その他磁気的に連結する手段が含まれる。
【０００９】
〔発明２〕  さらに、発明２の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造は、発明１の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造において、前記第１連結手段は、前記一の側面から突出した第１フランジと、前記第１フランジに固定されかつ前記第１フランジから立ち上がる環状の第１フック連結具とからなり、前記第２連結手段は、前記他の側面のうち前記対称の位置から突出した第２フランジと、前記第２フランジに固定されかつ前記第２フランジから立ち上がる環状の第２フック連結具とからなる。
【００１０】
このような構成であれば、非動作時またはメンテナンス時は、第１フック連結具および第２フック連結具に吊り下げ装置のフックをそれぞれ連結し、吊り下げ装置により脚車輪型ロボットを吊り下げることができる。このとき、フック連結具は、基体の側面から突出したフランジに固定され、かつ、フランジから立ち上がる環状部材として構成されているので、フックの着脱を比較的容易に行うことができる。
【００１１】
〔発明３〕  さらに、発明３の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造は、発明１および２のいずれか１の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造において、複数の前記第１連結手段と、前記基体の中心に対して前記複数の第１連結手段のそれぞれと対称の位置に設けられた複数の前記第２連結手段とを備える。
このような構成であれば、非動作時またはメンテナンス時は、複数の第１連結手段および複数の第２連結手段に吊り下げ装置の連結手段をそれぞれ連結し、吊り下げ装置により脚車輪型ロボットを吊り下げることができる。このとき、各連結手段の組みごとに、第１連結手段およびこれに対応する第２連結手段は、基体の中心に対して対称の位置に設けられているので、姿勢の安定化をさらに図ることができる。
【００１２】
〔発明４〕  さらに、発明４の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造は、発明１ないし３のいずれか１の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造において、前記第１連結手段および前記第２連結手段は、前記脚部の可動範囲外に設けられている。
このような構成であれば、第１連結手段および第２連結手段が脚部の可動範囲外に設けられているので、第１連結手段および第２連結手段により脚部の駆動が阻害されない。そのため、メンテナンス時において、脚車輪型ロボットの動作テストを行うため吊り下げた状態で脚部を任意の状態に駆動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、発明１の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造によれば、第１連結手段および第２連結手段が基体の中心に対して対称の位置に設けられているので、第１連結手段および第２連結手段を介して脚車輪型ロボットを吊り下げても姿勢が不安定になりにくく、脚車輪型ロボットが転倒する可能性を低減することができるという効果が得られる。
【００１４】
さらに、発明２の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造によれば、基体の側面から突出したフランジに固定されかつフランジから立ち上がる環状のフック連結具が設けられているので、フックの着脱を比較的容易に行うことができるという効果が得られる。
さらに、発明３の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造によれば、各連結手段の組みごとに、第１連結手段およびこれに対応する第２連結手段が基体の中心に対して対称の位置に設けられているので、姿勢の安定化をさらに図ることができ、脚車輪型ロボットが転倒する可能性をさらに低減することができるという効果が得られる。
【００１５】
さらに、発明４の脚車輪型ロボットの吊り下げ構造によれば、第１連結手段および第２連結手段が脚部の可動範囲外に設けられているので、第１連結手段および第２連結手段により脚部の駆動が阻害されないという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図８は、本発明に係る脚車輪型ロボットの吊り下げ構造の実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用する脚車輪型ロボット１００の構成を説明する。
図１は、脚車輪型ロボット１００の正面図である。
図２は、脚車輪型ロボット１００の側面図である。
【００１７】
脚車輪型ロボット１００は、図１および図２に示すように、基体１０と、基体１０に連結された４つの脚部１２とを有して構成されている。
基体１０の前部には、２本の脚部１２が回転関節１４を介して左右対称の位置に連結されている。また、基体１０の後部には、２本の脚部１２が回転関節１４を介して左右対称の位置に連結されている。回転関節１４は、脚車輪型ロボット１００の底面と直交する方向を軸方向として回転する。すなわち、ヨー軸回りに回転する。
【００１８】
各脚部１２には、２つの回転関節１６、１８が設けられている。回転関節１４は、下方を軸方向として回転し、回転関節１６、１８は、回転関節１４が図１の状態であるときは、脚車輪型ロボット１００の側面と直交する方向を軸方向として回転する。すなわち、回転関節１４が図１の状態であるときは、ピッチ軸回りに回転し、回転関節１４が図１の状態から９０度回転した状態であるときは、ロール軸回りに回転する。したがって、脚部１２は、それぞれ３自由度を有する。
【００１９】
各脚部１２の先端には、回転関節１６、１８と軸方向を同一にして駆動輪２０が回転可能に設けられている。
各脚部１２の先端には、脚車輪型ロボット１００の移動経路上に存在する物体までの距離を測定する前方脚先センサ２２と、接地面までの距離を測定する下方脚先センサ２４とが設けられている。
【００２０】
一方、基体１０の正面には、３次元距離測定装置２００が取り付けられている。３次元距離測定装置２００は、測距センサの測定方向に対して直交する２つの軸回りに測距センサを回転させ、これにより得られた測定結果に基づいて、測定範囲内に存在する物体上の連続面を認識する。
３次元距離測定装置２００の座標系（以下、センサ座標系という。）は、基体１０の奥行き（前後の長さ）方向をｘrs軸、基体１０の幅（左右の長さ）方向をｙrs軸、基体１０の高さ方向をｚrs軸とする。なお、測距センサの原点位置においては、測距センサの測定方向がｘrs軸と一致し、測距センサの第１回転軸がｙrs軸と一致する。測距センサの第１回転軸は、ｚ軸回りの走査角度によって向きが変化するが、原点位置においてｙrs軸と一致するため、説明の便宜上、測距センサの第１回転軸をｙrs’軸と表記する。
【００２１】
次に、脚車輪型ロボット１００の吊り下げ構造を説明する。
図３は、基体１０の上面図である。
図４は、基体１０の側面図である。
基体１０の右側面には、図３および図４に示すように、水平に突出した２つのフランジ８０ｒが、基体１０の左側面には、水平に突出した２つのフランジ８０ｌが設けられている。
【００２２】
前側のフランジ８０ｒは、前側のフランジ８０ｌと同一の水平位置で、かつ、基体１０の中心に対して後側のフランジ８０ｌと対称の位置に設けられている。同様に、後側のフランジ８０ｒは、後側のフランジ８０ｌと同一の水平位置で、かつ、基体１０の中心に対して前側のフランジ８０ｌと対称の位置に設けられている。
フランジ８０ｒ、８０ｌは、脚部１２の可動範囲内に入らないように、基体１０の中心付近に設けられ、突出方向の長さが比較的短くなっている。
【００２３】
フランジ８０ｒの突端には、フック連結具８２ｒが、フランジ８０ｌの突端には、フック連結具８２ｌが固定されている。
フック連結具８２ｒは、Ｕ字型の環状部材であるＵ字ボルトとして構成され、両端部にネジ溝が形成されている。そして、フランジ８０ｒの突端に厚さ方向に形成された２つの貫通穴にフック連結具８２ｒの両端部を挿入し、フランジ８０ｒの裏面からフック連結具８２ｒの両端部をナットにより締結することによりフランジ８０ｒに固定されている。これにより、フック連結具８２ｒがフランジ８０ｒから垂直に立ち上がるので、垂直にフックと連結することができる。
フック連結具８２ｌも、フック連結具８２ｒと同様に構成されている。
【００２４】
次に、脚車輪型ロボット１００の吊り下げ装置の構成を説明する。
図５は、吊り下げ装置３００の正面図である。
吊り下げ装置３００は、図５に示すように、架構３０２と、架構３０２の天井から垂下するウインチ３０４と、ジョイント３０６を介してウインチ３０４のフックに連結される支持フレーム３０８とを有して構成されている。
【００２５】
支持フレーム３０８は、フック連結具８２ｒ、８２ｌの水平方向の間隔と同一の間隔をあけて平行に配置された右側フレームおよび左側フレームと、右側フレームおよび左側フレームと結合する直交フレームと、直交フレームの上面に設けられたジョイント３０６とを有して構成されている。
右側フレームの下面には、脚車輪型ロボット１００を吊り下げた状態で各フック連結具８２ｒの上方に位置する箇所にシャックル等の連結具３１０ｒがそれぞれ設けられている。連結具３１０ｒには、ジョイントを介してチェーン３１２ｒの一端が連結されている。チェーン３１２ｒの他端には、カラビナ３１４ｒが連結されている。
【００２６】
左側フレームの下面にも、同様に、脚車輪型ロボット１００を吊り下げた状態で各フック連結具８２ｌの上方に位置する箇所にシャックル等の連結具３１０ｌ、チェーン３１２ｌおよびカラビナ３１４ｌがそれぞれ設けられている。
【００２７】
次に、脚車輪型ロボット１００の移動制御システムを説明する。
図６は、脚車輪型ロボット１００の移動制御システムを示すブロック図である。
各脚部１２の回転関節１４〜１８には、図６に示すように、回転関節１４〜１８を回転駆動する関節モータ４０がそれぞれ設けられている。各関節モータ４０には、関節モータ４０の回転角度位置を検出するエンコーダ４２と、モータ指令信号およびエンコーダ４２の出力信号に基づいて関節モータ４０の駆動を制御するドライバ４４が設けられている。
各脚部１２の駆動輪２０には、駆動輪２０を回転駆動する車輪モータ５０がそれぞれ設けられている。各車輪モータ５０には、車輪モータ５０の回転角度位置を検出するエンコーダ５２と、モータ指令信号およびエンコーダ５２の出力信号に基づいて車輪モータ５０の駆動を制御するドライバ５４が設けられている。
【００２８】
脚車輪型ロボット１００は、さらに、ＣＰＵ６０と、脚車輪型ロボット１００の姿勢を検出する３軸姿勢センサ７０と、外部のＰＣ等と無線通信を行う無線通信部７４と、無線通信部７４とＣＰＵ６０の入出力を中継するハブ７６と、警告音等を出力するスピーカ７８とを有して構成されている。
３軸姿勢センサ７０は、ジャイロ若しくは加速度センサ、またはその両方を有し、地軸に対して脚車輪型ロボット１００の姿勢の傾きを検出する。
【００２９】
ＣＰＵ６０は、モータ指令出力Ｉ／Ｆ６１を介してドライバ４４、５４にモータ指令信号を出力し、角度取込Ｉ／Ｆ６２を介してエンコーダ４２、５２の出力信号を入力する。また、センサ入力Ｉ／Ｆ６３を介して、３次元距離測定装置２００、前方脚先センサ２２、下方脚先センサ２４および３軸姿勢センサ７０からそれぞれセンサ信号を入力する。また、通信Ｉ／Ｆ６４を介してハブ７６と信号の入出力を行い、サウンド出力Ｉ／Ｆ６５を介してスピーカ７８に音声信号を出力する。
【００３０】
次に、３次元距離測定装置２００の構成を説明する。
３次元距離測定装置２００は、測距センサと、測距センサをｙrs’軸回りに回転させるｙrs’軸回転機構と、測距センサをｚrs軸回りに回転させるｚrs軸回転機構と、測距センサの測定結果に基づいて連続面を認識するセンシングプロセッサとを有して構成されている。
【００３１】
センシングプロセッサは、まず、ＣＰＵ６０からの指令信号に基づいて、ｙrs’軸回転機構およびｚrs軸回転機構の走査角度範囲および走査単位角度を設定し、ｙrs’軸回転機構に指令信号を出力することにより、走査角度範囲内において、測距センサを走査単位角度ずつｙrs’軸回りに回転させるとともに、各走査角度に応じた距離情報を測定する第１走査処理を実行する。
【００３２】
次いで、測定した距離情報に対してフィルタリング処理を実行してノイズ成分を除去し、ノイズ除去後の回転座標系の距離情報を直交座標系の座標情報に変換し、変換された座標情報に基づいてハフ変換等により直交座標系における線分を検出する。
そして、検出した線分の端点を連続面の境界として判定し、連続面の境界として判定した端点の座標情報をセンサ座標系に変換し、変換された座標情報をＲＡＭ等のメモリに記憶する。
【００３３】
ｙrs’軸回りの走査範囲で測定可能な領域（以下、走査平面という。）の１つについてこれら一連の処理が終了すると、ｚrs軸回転機構に指令信号を出力することにより、走査角度範囲内において、測距センサを走査単位角度ずつｚrs軸回りに回転させる第２走査処理を実行する。
すべての走査平面についてこれら一連の処理が終了すると、メモリの座標情報に基づいて面データを生成する。連続面の境界として判定した端点を結ぶ線分は、物体上の連続面と走査平面が交わる交線であるので、面データの生成は、例えば、ある走査平面において、連続面の境界として判定した端点を結ぶ線分と、ｚrs軸回りに隣接する走査平面において、連続面の境界として判定した端点を結ぶ線分との傾きおよび座標が所定範囲にあるものを連続面と判定し、それら線分に対応する座標情報を対応付けたり、公知の補間法を用いてつなぎ合わせたりすることにより行う。例えば、傾きが０に近い連続面は、水平面とみなすことができるので、そこが歩行可能な面であると判定することができる。
そして、センサ入力Ｉ／Ｆ６３を介して面データをＣＰＵ６０に出力する。
【００３４】
次に、ＣＰＵ６０で実行される処理を説明する。
ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ等の所定領域に格納されている制御プログラムを起動させ、その制御プログラムに従って、図７のフローチャートに示す昇降制御処理を実行する。
図７は、昇降制御処理を示すフローチャートである。
【００３５】
昇降制御処理は、脚部１２の昇降制御を行う処理であって、ＣＰＵ６０において実行されると、まず、図７に示すように、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１００では、３次元距離測定装置２００から面データを入力し、ステップＳ１０２に移行して、入力した面データに基づいて、センサ座標系の座標をグローバル座標系の座標に変換し、連続面の境界線上の点を階段の特徴点として検出する。
【００３６】
次いで、ステップＳ１０４に移行して、検出した階段の特徴点に基づいて階段の幅を算出し、ステップＳ１０６に移行して、検出した階段の特徴点に基づいて階段の段鼻部の実座標を算出し、ステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０８では、算出した階段の幅および段鼻部の実座標、並びに３軸姿勢センサ７０のセンサ信号に基づいて逆運動学計算および重心計算を行い、ステップＳ１１０に移行して、ステップＳ１０８の計算結果に基づいて脚先（駆動輪２０）の着地位置を決定し、ステップＳ１１２に移行する。
【００３７】
ステップＳ１１２では、前方脚先センサ２２および下方脚先センサ２４からそれぞれセンサ信号を入力し、ステップＳ１１４に移行して、入力した前方脚先センサ２２のセンサ信号に基づいて蹴込板までの距離を算出し、ステップＳ１１６に移行して、入力した下方脚先センサ２４のセンサ信号に基づいて脚先と踏板の位置関係を算出し、ステップＳ１１８に移行する。
【００３８】
ステップＳ１１８では、決定した着地位置および算出した両距離に基づいてドライバ４４、５４へのモータ指令信号を生成し、ステップＳ１２０に移行して、生成したモータ指令信号をドライバ４４、５４に出力し、ステップＳ１２２に移行する。
ステップＳ１２２では、脚先が踏板に着地したか否かを判定し、脚先が着地したと判定したとき(Yes)は、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【００３９】
一方、ステップＳ１２２で、脚先が着地しないと判定したとき(No)は、ステップＳ１１２に移行する。
【００４０】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
図８は、脚車輪型ロボット１００を吊り下げ装置により吊り下げた状態を示す図である。
非動作時またはメンテナンス時は、図８に示すように、フック連結具８２ｒ、８２ｌにカラビナ３１４ｒ、３１４ｌをそれぞれ連結し、吊り下げ装置３００により脚車輪型ロボット１００を吊り下げることができる。このとき、フック連結具８２ｒ、８２ｌは、基体１０の中心に対して対称の位置に設けられているので、姿勢が不安定になりにくい。そのため、非動作時はもちろん、メンテナンス時において、脚車輪型ロボット１００の動作テストを行うため吊り下げた状態で脚部１２を様々な状態に駆動させても、脚車輪型ロボット１００が転倒する可能性を低減することができる。
【００４１】
次に、脚車輪型ロボット１００の移動経路上に階段が存在し、これを乗り越える場合を説明する。
まず、３次元距離測定装置２００により、連続面の境界が判定され、面データが生成される。次いで、ステップＳ１００、Ｓ１０２を経て、ＣＰＵ６０により、面データが入力され、入力された面データに基づいて階段の特徴点が検出される。そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１１０を経て、検出された階段の特徴点に基づいて階段の幅および段鼻部の実座標が算出され、算出された階段の幅および段鼻部の実座標に基づいて脚先の着地位置が決定される。
【００４２】
さらに、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６を経て、脚先センサ２２、２４からそれぞれセンサ信号が入力され、蹴込板までの距離および脚先と踏板の位置関係が算出される。そして、ステップＳ１１８、Ｓ１２０を経て、決定された着地位置および算出された両距離に基づいてモータ指令信号が生成され、生成されたモータ指令信号がドライバ４４、５４に出力される。これにより、駆動輪２０が回転するとともに回転関節１４〜１８が駆動し、脚車輪型ロボット１００が姿勢を適切に保ちつつ階段を乗り越える。また、状況によっては階段を回避、停止する。したがって、脚型ロボットと同様に階段への適応性が高い。
一方、平地では、脚車輪型ロボット１００は、車輪走行で移動することができる。したがって、車輪型ロボットと同様に平地での移動性が高い。
【００４３】
このようにして、本実施の形態は、基体１０の右側面に設けられたフック連結具８２ｒと、基体１０の左側面のうち基体１０の中心に対してフック連結具８２ｒと対称の位置に設けられたフック連結具８２ｌとを備える。
【００４４】
これにより、フック連結具８２ｒ、８２ｌを介して脚車輪型ロボット１００を吊り下げても姿勢が不安定になりにくく、脚車輪型ロボット１００が転倒する可能性を低減することができる。
さらに、本実施の形態では、フック連結具８２ｒ、８２ｌは、基体１０の側面から水平に突出したフランジ８０ｒ、８０ｌに固定され、フランジ８０ｒ、８０ｌから垂直に立ち上がる環状部材として構成されている。
【００４５】
これにより、カラビナ３１４ｒ、３１４ｌの着脱を比較的容易に行うことができる。
さらに、本実施の形態では、複数のフック連結具８２ｒと、基体１０の中心に対して複数のフック連結具８２ｒのそれぞれと対称の位置に設けられた複数のフック連結具８２ｌとを備える。
これにより、姿勢の安定化をさらに図ることができ、脚車輪型ロボット１００が転倒する可能性をさらに低減することができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、フランジ８０ｒ、８０ｌおよびフック連結具８２ｒ、８２ｌは、脚部１２の可動範囲外に設けられている。
これにより、フランジ８０ｒ、８０ｌおよびフック連結具８２ｒ、８２ｌにより脚部１２の駆動が阻害されない。
さらに、本実施の形態では、支持フレーム３０８は、フック連結具８２ｒ、８２ｌの水平方向の間隔と同一の間隔をあけて平行に配置された右側フレームおよび左側フレームと、右側フレームの下面のうち脚車輪型ロボット１００を吊り下げた状態で各フック連結具８２ｒの上方に位置する箇所にそれぞれ設けられた連結具３１０ｒ、チェーン３１２ｒおよびカラビナ３１４ｒと、左側フレームの下面のうち脚車輪型ロボット１００を吊り下げた状態で各フック連結具８２ｌの上方に位置する箇所にそれぞれ設けられた連結具３１０ｌ、チェーン３１２ｌおよびカラビナ３１４ｌとを備える。
【００４７】
これにより、支持フレーム３０８からチェーン３１２ｒ、３１２ｌを垂下させた状態で脚車輪型ロボット１００を垂直に吊り上げることができるので、脚車輪型ロボット１００にチェーン３１２ｒ、３１２ｌが衝突するのを防止することができる。
さらに、本実施の形態では、吊り下げ装置３００は、フック連結具８２ｒ、８２ｌと連結するカラビナ３１４ｒ、３１４ｌを備える。
【００４８】
これにより、フック連結具８２ｒ、８２ｌに対する着脱が容易となり、フック連結具８２ｒ、８２ｌとの連結時に脱落する可能性を低減することができる。また、細身なので、フランジ８０ｒ、８０ｌの突出方向の長さが短い場合に好適である。
さらに、本実施の形態では、測距センサをｙrs’軸回りに回転させるｙrs’軸回転機構と、測距センサをｚrs軸回りに回転させるｚrs軸回転機構とを備え、ｙrs’軸回転機構により測距センサを回転させながらｙrs’軸回転機構の走査単位角度ごとに測距センサの測定結果を取得する第１走査を、ｚrs軸回転機構により測距センサを回転させながらｚrs軸回転機構の走査単位角度ごとに行う第２走査を行うことにより、ｙrs’軸回転機構の走査単位角度ごとおよびｚrs軸回転機構の走査単位角度ごとの測定結果を取得する。
【００４９】
これにより、連続面として物体の立体的な形状を把握することができるので、脚型ロボットや脚車輪型ロボット１００のように複雑な姿勢制御を必要とするロボットの姿勢制御にさらに好適な認識結果を得ることができる。また、測距センサを回転させる回転機構を採用したので、移動機構に比して、走査に必要なスペースが小さくてすみ、走査のための機構が簡素となり、しかも高速な走査を実現することができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態では、脚先センサ２２、２４を備え、脚先センサ２２、２４で測定した距離に基づいて階段を認識し、その認識結果に基づいてモータ４０、５０を制御する。
これにより、脚先センサ２２、２４を用いて未知の階段を認識しながら脚部１２の昇降制御を行うので、従来に比して、未知の階段に対して高い適応性を実現することができる。また、人が活動する環境での動作を行えるので、人と一緒に行動する用途に用いられるホームロボット、パーソナルロボット等に好適である。
【００５１】
さらに、本実施の形態では、３次元距離測定装置２００を基体１０の正面に設け、脚先センサ２２、２４を脚部１２の先端に設けた。
これにより、脚車輪型ロボット１００の移動経路上に存在する物体を広い視野で検出することができるとともに、階段昇降時に駆動輪２０と階段の距離を精度よく測定することができる。
【００５２】
さらに、本実施の形態では、前方脚先センサ２２の測定結果に基づいて階段の蹴込板までの距離を算出し、下方脚先センサ２４の測定結果に基づいて駆動輪２０と階段の踏板の位置関係を算出する。
これにより、階段の特徴のうち脚部１２の昇降制御にさらに有効な特徴を検出することができるので、未知の階段に対してさらに高い適応性を実現することができる。
【００５３】
上記実施の形態において、カラビナ３１４ｒ、３１４ｌは、発明１の吊り下げ装置の連結手段に対応し、フランジ８０ｒは、発明２の第１フランジに対応し、フランジ８０ｌは、発明２の第２フランジに対応し、フック連結具８２ｒは、発明２の第１フック連結具に対応している。また、フック連結具８２ｌは、発明２の第２フック連結具に対応している。
【００５４】
なお、上記実施の形態においては、フック連結具８２ｒ、８２ｌを基体１０の中心に対して対称の位置に固定的に設けたが、これに限らず、フランジ８０ｒ、８０ｌを基体１０の前後方向にスライドさせるスライド機構を設け、脚車輪型ロボット１００の姿勢に応じて、スライド機構により、フック連結具８２ｒ、８２ｌが脚車輪型ロボット１００の重心に対して対称の位置となるように調整する構成とすることもできる。この場合、スライド機構としては、例えば、次の２つの構成を採用することができる。
【００５５】
第１の構成は、基体１０の前後方向に伸長するガイドレールを基体１０の側面に設け、フランジ８０ｒ、８０ｌをガイドレールに沿って移動可能とし、フランジ８０ｒ、８０ｌをガイドレールの所望の位置で固定できるように固定具を設ける構成である。
第２の構成は、上記ガイドレールと、フランジ８０ｒ、８０ｌをガイドレールに沿って移動させる駆動部と、３軸姿勢センサ７０のセンサ信号に基づいて、フック連結具８２ｒ、８２ｌが脚車輪型ロボット１００の重心に対して対称の位置となるように駆動部を制御する制御部とを有する構成である。
【００５６】
また、上記実施の形態においては、２つのフック連結具８２ｒと、２つのフック連結具８２ｌとを設けて構成したが、これに限らず、１つのフック連結具８２ｒと、基体１０の中心に対してフック連結具８２ｒと対称の位置に設けられた１つのフック連結具８２ｌとを設けて構成することもできるし、３つ以上のフック連結具８２ｒと、基体１０の中心に対してフック連結具８２ｒのそれぞれと対称の位置に設けられた３つ以上のフック連結具８２ｌとを設けて構成することもできる。
【００５７】
また、上記実施の形態においては、前側のフランジ８０ｒ、８０ｌを同一の水平位置に、後側のフランジ８０ｒ、８０ｌを同一の水平位置に設けたが、これに限らず、対となるフランジ８０ｒ、８０ｌが基体１０の中心に対して対称の位置であれば、他の対となるフランジ８０ｒ、８０ｌとは水平位置が同一でなくてもよい。
また、上記実施の形態においては、第１走査処理における距離情報の取得を離散的（第２走査処理で回転させてから第１走査処理で距離情報を取得）に行う構成としたが、これに限らず、走査角度と測定距離との対応付けを行うことで連続的（第２走査処理で回転させつつ、第１走査処理で距離情報を取得）に行う構成とすることもできる。
【００５８】
また、上記実施の形態においては、ＣＰＵ６０からの指令信号に基づいて、走査角度範囲および走査単位角度を設定するように構成としたが、これに限らず、３次元距離測定装置２００にあらかじめ設定しておく構成とすることもできる。
また、上記実施の形態において、３次元距離測定装置２００は、ｙrs’軸回りおよびｚrs軸回りに測距センサを回転させる構成としたが、これに限らず、測距センサの測定方向に対して互いに直交する２つの軸であれば、どの方向の軸回りでもよい。さらに、このような回転機構に限らず、測距センサの測定方向とは異なる第１走査方向に測距センサを移動させ、測距センサの測定方向および第１走査方向とは異なる第２走査方向に測距センサを移動させるように移動機構として構成することもできる。この場合、移動経路の形状としては、直線のほか円弧その他の曲線を採用することができる。回転機構と移動機構の組み合わせることもできる。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、測距センサ自身を回転させているが、これに限らず、光学式の測距センサであれば、測定方向の光軸上に挿入したミラーを回転させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】脚車輪型ロボット１００の正面図である。
【図２】脚車輪型ロボット１００の側面図である。
【図３】基体１０の上面図である。
【図４】基体１０の側面図である。
【図５】吊り下げ装置３００の正面図である。
【図６】脚車輪型ロボット１００の移動制御システムを示すブロック図である。
【図７】昇降制御処理を示すフローチャートである。
【図８】脚車輪型ロボット１００を吊り下げ装置により吊り下げた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００                脚車輪型ロボット
１０                  基体
１２                  脚部
１４〜１８            回転関節
２０                  駆動輪
２２、２４            脚先センサ
４０、５０            モータ
４２、５２            エンコーダ
４４、５４            ドライバ
７０                  ３軸姿勢センサ
８０ｒ、８０ｌ        フランジ
８２ｒ、８２ｌ        フック連結具
２００                ３次元距離測定装置
３００                吊り下げ装置
３０２                架構
３０４                ウインチ
３０６                ジョイント
３０８                支持フレーム
３１０ｒ、３１０ｌ    連結具
３１２ｒ、３１２ｌ    チェーン
３１４ｒ、３１４ｌ    カラビナ
【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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