JP2005342818A - Monopod ball wheel mobile robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、足が1本で、移動が1つの球体輪で行われる一足球体輪移動ロボットに関するものである。 The present invention relates to a monopod ball wheel mobile robot that has one leg and moves with one ball wheel.
従来のロボットは、二足走行ロボットであった(例えば、特許文献1参照。)。 The conventional robot is a biped robot (for example, refer to Patent Document 1).
また、ボールを回転させて走行する走行機構が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、前述した如き二足走行ロボットでは、走行するためにはロボットの幅が二足の脚の一方の外側から他方の外側までの幅が最低限必要で、それより幅が狭いところでは走行ができない問題点があった。 However, in the biped robot as described above, in order to run, the robot needs to have a minimum width from one outer side of the two legs to the other outer side. There was a problem that could not be done.
また、従来のボールを回転させて走行する走行機構は、例えば電動自在椅子の4つの足のそれぞれに用いられるものであって、1つの球体輪のみで自立させて走行するものではなかった。 In addition, the conventional traveling mechanism that rotates the ball is used for each of the four legs of the electric chair, for example, and does not travel independently by only one spherical ring.
本発明の目的は、狭い通路でも、1つの球体輪のみで自立させて走行させることができる一足球体輪移動ロボットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a monopod spherical ring mobile robot that can be made to run independently with only one spherical ring even in a narrow passage.
本発明の他の目的は、狭い通路でも、1つの球体輪のみで自立させて走行させることができ、しかも段差のあるところでも、また凹部等があるところでも走行させることができる一足球体輪移動ロボットを提供することにある。 Another object of the present invention is a monopod ball wheel which can be made to run independently with only one spherical ring even in a narrow passage, and which can be made to run even where there is a step or where there is a recess or the like. To provide a mobile robot.
本発明の一足球体輪移動ロボットは、縦向きの胴部を備え、前記胴部の下部には1つの球体輪を備えてこれを回転させることにより走行させる球体輪駆動機構が支持され、前記胴部には該胴部の姿勢を検知する姿勢検知センサと、該胴部の姿勢を制御する姿勢制御用アクチュエータと、前記球体輪駆動機構に前記球体輪をその走行方向に回転させる制御を行うと共に前記胴部の傾斜姿勢が所要の姿勢になるように前記姿勢検知センサからの情報を元に前記姿勢制御用アクチュエータを制御する制御機器が設けられていることを特徴とする。 The monopod ball wheel mobile robot of the present invention includes a vertical body part, and a spherical wheel drive mechanism that is supported by a single body wheel that is rotated at the bottom of the body part. The body part has an attitude detection sensor for detecting the attitude of the body part, an attitude control actuator for controlling the attitude of the body part, and controls the spherical wheel drive mechanism to rotate the spherical wheel in its traveling direction. In addition, a control device for controlling the attitude control actuator based on information from the attitude detection sensor is provided so that the tilting attitude of the body portion becomes a required attitude.
また本発明の一足球体輪移動ロボットは、縦向きの胴部を備え、前記胴部の下部には1つの球体輪を備えてこれを回転させることにより走行させる球体輪駆動機構が支持され、前記胴部には該胴部の姿勢を検知する姿勢検知センサと、該胴部の姿勢を制御する姿勢制御用アクチュエータと、跳躍させるために前記球体輪駆動機構に下向きの衝撃力を与える跳躍機構と、前記球体輪駆動機構に前記球体輪をその走行方向に回転させる制御を行うと共に前記胴部の傾斜姿勢が所要の姿勢になるように前記姿勢検知センサからの情報を元に前記姿勢制御用アクチュエータを制御し、跳躍する必要が生じたら前記跳躍機構を作動させる制御を行う制御機器が設けられていることを特徴とする。 Also, the monopod ball wheel mobile robot of the present invention has a vertical trunk, and a spherical ring drive mechanism is supported which is provided with a single spherical ring at the bottom of the trunk and is rotated to rotate. An attitude detection sensor that detects the attitude of the torso, an attitude control actuator that controls the attitude of the torso, and a jumping mechanism that applies a downward impact force to the spherical ring drive mechanism for jumping. And controlling the spherical wheel drive mechanism to rotate the spherical wheel in the traveling direction and controlling the posture based on information from the posture detection sensor so that the tilt posture of the trunk portion becomes a required posture. A control device is provided for controlling the actuator and performing control to activate the jump mechanism when it is necessary to jump.
この場合、前記球体輪駆動機構は前記球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に3個以上のユニバーサルローラが接触され、前記各ユニバーサルローラはこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えていることが好ましい。 In this case, the spherical wheel drive mechanism has three or more universal rollers in contact with the outer circumference of the spherical ring above the great circle perpendicular to the gravity of the spherical ring, and each universal roller is a motor that individually rotates them. Are preferably provided.
また、前記各モータはそれぞれ前記胴部の下部に支持され、該胴部の下部には前記球体輪の重力に垂直な大円より下の部分を支え得る球体輪支え体が設けられていることが好ましい。 Each motor is supported by a lower part of the body part, and a lower part of the body part is provided with a spherical ring support body capable of supporting a part below a great circle perpendicular to the gravity of the spherical ring. Is preferred.
また、前記ユニバーサルローラは、中心軸線上に回転軸を有してこの回転軸の回転で回転駆動されるローラフレームと、前記回転軸に直交する1つの面上の前記ローラフレームの外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸を前記ローラフレームの周方向に向けて回転自在に支持された複数の樽形ローラと、前記回転軸に直交する前記1つの面に平行な隣接する他の1つの面上の前記ローラフレームの外周に前記各樽形ローラの間に対応させて且つローラ軸を前記ローラフレームの周方向に向けて回転自在に支持された複数の樽形ローラとを備えた構造であることが好ましい。 The universal roller has a rotation axis on a central axis and is driven to rotate by rotation of the rotation axis, and a circumference of the roller frame on one surface orthogonal to the rotation axis. A plurality of barrel-shaped rollers rotatably supported at predetermined intervals in the direction and with the roller shaft facing the circumferential direction of the roller frame, and another adjacent one parallel to the one surface orthogonal to the rotation shaft A plurality of barrel-shaped rollers which are supported on the outer periphery of the roller frame on the surface so as to correspond to each other between the barrel-shaped rollers and whose roller shafts are rotatably supported in the circumferential direction of the roller frame. Preferably there is.
さらに、前記胴部内にはオプション機器収納スペースが設けられていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that an optional equipment storage space is provided in the body portion.
本発明の一足球体輪移動ロボットは、縦向きの胴部を備え、該胴部の下部には1つの球体輪を備えてこれを回転させることにより走行させる球体輪駆動機構が支持され、胴部には該胴部の姿勢を検知する姿勢検知センサと、該胴部の姿勢を制御する姿勢制御用アクチュエータと、球体輪駆動機構に球体輪をその走行方向に回転させる制御を行うと共に胴部の傾斜姿勢が所要の姿勢になるように姿勢検知センサからの情報を元に姿勢制御用アクチュエータを制御する制御機器が設けられているので、狭い通路でも、1つの球体輪のみで自立させて走行させることができる。 The monopod ball wheel mobile robot according to the present invention includes a vertical trunk, and a spherical ring driving mechanism that supports a single spherical ring that is rotated at the lower portion of the trunk is supported. The body includes an attitude detection sensor that detects the attitude of the body, an attitude control actuator that controls the attitude of the body, and controls the spherical wheel drive mechanism to rotate the spherical ring in its traveling direction. Since a control device that controls the attitude control actuator based on information from the attitude detection sensor is provided so that the tilt attitude of the vehicle becomes the required attitude, it can run independently with only one spherical wheel even in a narrow path Can be made.
また本発明の一足球体輪移動ロボットは、縦向きの胴部を備え、該胴部の下部には1つの球体輪を備えてこれを回転させることにより走行させる球体輪駆動機構が支持され、胴部には該胴部の姿勢を検知する姿勢検知センサと、該胴部の姿勢を制御する姿勢制御用アクチュエータと、跳躍させるために球体輪駆動機構に下向きの衝撃力を与える跳躍機構と、球体輪駆動機構に球体輪をその走行方向に回転させる制御を行うと共に胴部の傾斜姿勢が所要の姿勢になるように姿勢検知センサからの情報を元に姿勢制御用アクチュエータを制御し、跳躍する必要が生じたら跳躍機構を作動させる制御を行う制御機器が設けられているので、狭い通路でも、1つの球体輪のみで自立させて走行させることができ、しかも段差のあるところでも、また凹部等があるところでも跳躍して走行させることができる。 Further, the monopod ball wheel mobile robot of the present invention has a vertical body part, and a spherical wheel drive mechanism that is supported by rotating one of the body parts at the bottom of the body part is supported, An attitude detection sensor that detects the attitude of the torso, an attitude control actuator that controls the attitude of the torso, a jumping mechanism that applies a downward impact force to the spherical ring drive mechanism for jumping, The ball wheel drive mechanism is controlled to rotate the ball wheel in its traveling direction, and the posture control actuator is controlled based on the information from the posture detection sensor so that the tilt posture of the trunk portion becomes the required posture, and jumps. A control device is provided to control the jumping mechanism when necessary, so it can be run independently with only one spherical ring even in a narrow passage, and it can be recessed even in steps. Etc. can be allowed to travel to leap even where there is.
この場合、球体輪駆動機構は球体輪の重力に垂直な大円より上側の該球体輪の外周に3個以上のユニバーサルローラが接触された構造になっていると、従来の球体輪の大円の回りのリングに支持されてこの球体輪の大円に接触する複数の駆動ローラを備えたものと違って、球体輪が走行中に上昇しても各ユニバーサルローラは球体輪の外周に接触が保持され、球体輪を安定して回転させることができる。また、この球体輪駆動機構は、ユニバーサルローラが球体輪の回転駆動と、該球体輪に対する荷重の伝達を行っているので、従来に比べて構造が簡単になり、コストの低減を図れると共に重量の軽量化を図ることができる。さらに、各ユニバーサルローラがこれらを個々に回転するモータをそれぞれ備えていると、所要のユニバーサルローラの回転駆動を行って球体輪を回転させることができる。 In this case, if the spherical wheel drive mechanism has a structure in which three or more universal rollers are in contact with the outer periphery of the spherical ring above the great circle perpendicular to the gravity of the spherical ring, Unlike those equipped with a plurality of drive rollers that are supported by a ring around and touching the great circle of this spherical ring, each universal roller does not touch the outer circumference of the spherical ring even if the spherical ring rises during travel. The spherical ring is held and can be rotated stably. In addition, since the universal roller performs rotational driving of the spherical wheel and transmits the load to the spherical wheel, the structure of the spherical wheel driving mechanism is simpler than the conventional one, and the cost can be reduced and the weight can be reduced. Weight reduction can be achieved. Furthermore, when each universal roller is provided with a motor that individually rotates them, the spherical ring can be rotated by rotating the required universal roller.
また、各モータはそれぞれ胴部の下部に支持され、該胴部の下部には球体輪の重力に垂直な大円より下の部分を支え得る球体輪支え体が設けられていると、該球体輪の下降外れを防止することができる。 Each motor is supported at the lower part of the body part, and a spherical ring support body that can support a part below a great circle perpendicular to the gravity of the spherical ring is provided at the lower part of the body part. It is possible to prevent the wheel from falling down.
また、ユニバーサルローラは、中心軸線上に回転軸を有してこの回転軸の回転で回転駆動されるローラフレームと、回転軸に直交する1つの面上のローラフレームの外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸をローラフレームの周方向に向けて回転自在に支持された複数の樽形ローラと、回転軸に直交する1つの面に平行な隣接する他の1つの面上のローラフレームの外周に各樽形ローラの間に対応させて且つローラ軸をローラフレームの周方向に向けて回転自在に支持された複数の樽形ローラとを備えた構造であると、該ユニバーサルローラを全方向に水平移動できるようにすることができる。 The universal roller has a rotation axis on the central axis and is rotated by the rotation of the rotation axis, and a roller frame on one surface orthogonal to the rotation axis has a predetermined circumferential direction. A plurality of barrel-shaped rollers supported at intervals and rotatably around the roller shaft in the circumferential direction of the roller frame, and a roller frame on another adjacent surface parallel to one surface orthogonal to the rotation axis The universal roller is omnidirectional in a structure including a plurality of barrel rollers that are supported on the outer periphery so as to correspond to each barrel roller and the roller shaft is rotated in the circumferential direction of the roller frame. Can be moved horizontally.
さらに、胴部内にはオプション機器収納スペースが設けられていると、このスペースに所要のオプション機器を収容することにより、この一足球体輪移動ロボットに所要のオプション動作を行わせることができる。 Further, if an optional equipment storage space is provided in the trunk, the required optional motion can be performed by the monopod moving robot by storing the required optional equipment in this space.
本発明に係る一足球体輪移動ロボットを実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。 A best mode for carrying out a monopod mobile robot according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1乃至図6(A)〜(C)は本例の一足球体輪移動ロボットの第1実施例を示したもので、図1は本例の一足球体輪移動ロボットの斜覗図、図2は本例の一足球体輪移動ロボットの縦断面図、図3は本例で用いている球体輪駆動機構の縦断面図、図4は図3でフレームや下部胴体を省略した状態の平面図、図5は本例の球体輪駆動機構で用いているユニバーサルローラの斜覗図、図6(A)は本例の球体輪駆動機構で用いているユニバーサルローラに組み込んでいる樽形ローラの縦断面図、図6(B)は本例の球体輪駆動機構で用いているユニバーサルローラの側面図、図6(C)は本例の球体輪駆動機構で用いているユニバーサルローラの縦断面図である。 FIGS. 1 to 6 (A) to 6 (C) show a first embodiment of the monopod mobile robot of this example. FIG. 1 is a perspective view of the monopod mobile robot of this example. 2 is a longitudinal sectional view of the monopod mobile robot of this example, FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the spherical wheel drive mechanism used in this example, and FIG. 4 is a state in which the frame and lower body are omitted in FIG. FIG. 5 is a perspective view of a universal roller used in the spherical ring drive mechanism of this example, and FIG. 6A is a barrel roller incorporated in the universal roller used in the spherical ring drive mechanism of this example. 6B is a side view of the universal roller used in the spherical ring drive mechanism of this example, and FIG. 6C is a vertical cross section of the universal roller used in the spherical ring drive mechanism of this example. FIG.
本例の一足球体輪移動ロボットは、縦向きで円筒状をした胴部1を備えている。該胴部1は、アルミニウムやステンレススチールの如き金属や強化プラスチック等で形成されている。このような胴部1は、上部胴体1aとこれの下部に嵌って摺動する下部胴体1bとに分けられている。
The monopod mobile robot of this example includes a
胴部1における下部胴体1bの下部には、1つの球体輪2を備えてこれを回転させることにより走行させる球体輪駆動機構3が支持されている。
A lower part of the
本例の球体輪駆動機構3は、図3及び図4に示すように、1つの球体輪2を備えている。この球体輪2は、例えばゴムがライニングされた金属球で構成されている。この球体輪2の重力に垂直な大円(この球体輪2の中心を通る重力に垂直な平面の外周)4より上側の該球体輪2の外周に3個以上(本例では、4個)のユニバーサルローラ5a,5b,5c,5dが該球体輪2を回転駆動できるように且つ該球体輪2に対して該ロボットの荷重が伝達できるように接触され、各ユニバーサルローラ5a〜5dはこれらを個々に正方向またはその逆方向に回転するギヤードモータ6a,6b,6c,6dをそれぞれ備えている。各ユニバーサルローラ5a〜5dは、図4に示すように上面から見ると、X軸方向とY軸方向とに整列させて配置されている。これらユニバーサルローラ5a〜5dとギヤドモータ6a〜6dの各組みは、ブラケット7a,7b,7c,7dを介してフレーム8に吊り下げ支持されている。球体輪2の外周に接触する各ユニバーサルローラ5a〜5dの位置は、側面から見ると図3に示すように球体輪2の中心から45°の位置になっている。フレーム6には、球体輪3の重力に垂直な大円4より下の部分を支え得る複数の球体輪支え体9が設けられている。各球体輪支え体9の下端内面には、抜け防止用スペーサ9aが支持されている。
The spherical
各ユニバーサルローラ5a〜5dは、図5及び図6(A)〜(C)に示すように、中心軸線上に回転軸10を有して、この回転軸10の回転で回転駆動されるローラフレーム11と、回転軸10に直交する1つの面上のローラフレーム11の外周にその周方向に所定間隔で且つローラ軸12をローラフレーム11の周方向に向けて支持されて該ローラ軸12の回りに回転自在な複数(本例では、4個)の樽形ローラ13と、回転軸10に直交する前記1つの面に平行な隣接する他の1つの面上のローラフレーム11の外周に各樽形ローラ13の間に対応させて且つローラ軸12をローラフレーム11の周方向に向けて支持されて該ローラ軸12の回りに回転自在な複数(本例では、4個)の樽形ローラ13とを備えた構造になっている。周方向に組みになった複数の樽形ローラ13は、図6(B)に示すように、全体として円形をなすように配置されている。各樽形ローラ13は、振動を抑制する制振合金、強化樹脂、アルミニウム合金等の剛性の高い材料にて構成された樽形の芯材13aの外周に、ゴム製の弾性体13bが被覆された構造になっている。芯材13aの軸心にはローラ軸12が軸受14を介して貫通されていて、該芯材13aがローラ軸12の外周で回転するようになっている。
As shown in FIGS. 5 and 6A to 6C, each of the
胴部1における上部胴体1aの天井部上面には、ロボット上部における障害物の検知を行う上部障害物検知センサ15と、外部との通信を行うアンテナ16とが設けられている。上部障害物検知センサ15は、例えば超音波式距離センサや光学式距離センサ等で構成されている。また、上部胴体1aの天井部外周には、万一このロボットが倒れた場合の衝撃を緩和するためにゴム等よりなる衝撃吸収材17が周方向に突設されている。
An upper
胴部1における下部胴体1bには、ロボット下部における路面18近くの障害物の検知を行う下部障害物検知センサ19が下部胴体1bの周囲の複数箇所に設けられている。この下部障害物検知センサ19は、例えば光学式距離センサ等で構成されている。
The
上部胴体1a内の天井部の下には姿勢制御用アクチュエータ20が設けられ、該上部胴体1aに支持されている。この姿勢制御用アクチュエータ20は、本例では、このロボットの上部側で重りを上部胴体1aの天井部に対して平行な向きで、該天井部のいずれかの径方向に、重り移動手段によって移動することにより重心を移動し、このロボットを所要の方向に、例えば移動したい方向に傾斜させるような姿勢制御を行うようになっている。
An
上部胴体1a内で、姿勢制御用アクチュエータ20の下には視覚センサ21が配置され、該上部胴体1aに支持されている。この視覚センサ21は、例えばCCDカメラ、ステレオカメラ、全方位カメラ等で構成されている。この視覚センサ21は、衝突防止の目的で進行方向の障害物を検知したり、跳躍時に着地点の情報を収集して、跳躍方向の強さを決めたり、侵入者を検知したりする目的等として使用されるものである。
In the
上部胴体1a内で視覚センサ21の下には、オプション機器収納スペース22が設けられている。このオプション機器収納スペース22内に、ユーザが所要のオプション機器を収容することにより、この一足球体輪移動ロボットに所要のオプション動作を行わせることができる。
An optional
上部胴体1a内でオプション機器収納スペース22の下には、この胴部1の姿勢を検知する姿勢検知センサ23と、各種のセンサ15,19,21,23やアンテナ16や姿勢制御用アクチュエータ20からの情報を元にこのロボットに各種の制御動作を行わせる制御機器24が配置されている。
Below the optional
上部胴体1a内で姿勢検知センサ23や制御機器24の下には、このロボットを動かす電源となるバッテリー25が配置されている。
A
上部胴体1a内でバッテリー25の下には、このロボットを跳躍させるために球体輪駆動機構3に下向きの衝撃力を与える跳躍機構26が配置されている。この跳躍機構26は、上部胴体1aに水平向きで固定された固定板27と、下部胴体1bに水平向きで固定された可動板28と、これら固定板27と可動板28との間に支持されて圧縮されることにより跳躍エネルギーを蓄積する複数条のスプリング29と、固定板27に対して可動板28を引きつけることにより各スプリング29を圧縮し、瞬時にその圧縮を開放して上部胴体1a及び球体輪駆動機構3を瞬時に押し出して跳躍動作を行わせる跳躍動作用アクチュエータ30とを備えた構造になっている。跳躍機構26は、固定板27と可動板28との間に支持されている。
A
図7は本例の一足球体輪移動ロボットの第2実施例を示した縦断面図である。なお、前述した図2と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
本例の一足球体輪移動ロボットでは、縦向きで円筒状をした胴部1が第1実施例のように上下に分割されていず、一体で閉じた構造になっている。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the monopod mobile robot of this example. Note that portions corresponding to those in FIG. 2 described above are denoted by the same reference numerals.
In the monopod mobile robot of this example, the
この胴部1の内部には、該胴部1の軸線方向に昇降する内部フレーム31が配置されている。この内部フレーム31内には制御機器24とバッテリー25が組み込まれ、また跳躍機構26の上部が組み込まれている。跳躍機構26は、第1実施例の固定板27と可動板28とが省略され、各スプリング29は内部フレーム31の下面と胴部1の底面とに支持されている。跳躍機構26は、内部フレーム31と胴部1の底面との間に支持されている。内部フレーム31は、内部にできるだけ重い制御機器24及びバッテリー25と、跳躍機構26の上部とを組み込んで重りとしても作用するようになっている。
An
胴部1内のオプション機器収納スペース22の下には、内部フレーム31の上昇を可能とする内部フレーム移動スペース32が設けられている。
Below the optional
また、本例では姿勢検知センサ23が視覚センサ21の設置スペースに該視覚センサ21と共に設置されている。
In this example, the
なお、前述した第1実施例及び第2実施例のロボットは、重心が胴部1の上下方向の中心より下になるように定められている。
Note that the robots of the first and second embodiments described above are determined so that the center of gravity is below the center of the
次に、これらロボットの動作を、前述した図1〜図7及び図8(A)〜(F)を参照して説明する。 Next, the operation of these robots will be described with reference to FIGS. 1 to 7 and FIGS.
該ロボットは、制御機器24からの指令により、上部の姿勢制御用アクチュエータ20を動作させ、例えばその重りを進行すべき方向の前部側に移動させて胴部1を進行すべき方向に傾斜させると共に球体輪駆動機構3の進行すべき方向に並ぶ、例えばユニバーサルローラ5b,5dをギヤードモータ6b,6dにより回転し、これにより球体輪2を進行すべき方向に回転して走行させる。このため該ロボットを倒さずに走行させることができる。
In response to a command from the
このため、該ロボットは狭い通路でも、図8(A)に示すように、起立して1つの球体輪2のみで自立させて走行させることができる。
For this reason, the robot can stand up and run independently with only one
また、図8(B)に示すように、該ロボットを路面18上で旋回させるべき円の内側に頭部を傾斜させ且つ旋回方向にも頭部を傾斜させて円運動させることもできる。
Further, as shown in FIG. 8B, the robot can be caused to make a circular motion by tilting the head inside the circle to be swung on the
また、図8(C)に示すように、該ロボットを起立させた状態で、球体輪駆動機構3を作動させないで跳躍機構26を作動させることにより、その場で跳躍運動をさせることができる。
Further, as shown in FIG. 8 (C), in a state where the robot is erected, the
また、図8(D)に示すように、該ロボットを起立させた状態で、球体輪駆動機構3を作動させないで移動させるべき方向に頭部を傾斜させて跳躍機構26を作動させることにより、移動させるべき方向に跳躍運動をさせることができる。
Further, as shown in FIG. 8 (D), in a state where the robot is erected, the
また、図8(E)に示すように、路面18に段差面18aがある場合には、路面18上で該ロボットを起立させた状態で、段差面18aが存在する方向に頭部を傾斜させて跳躍機構26を作動させることにより、該ロボットを段差面18a上に移動させることができる。
Further, as shown in FIG. 8E, when the
また、図8(F)に示すように、路面18に段差面18a,18b,18cを持つ階段がある場合には、路面18上で該ロボットを起立させた状態で、段差面18a〜18cを登る方向に頭部を傾斜させて跳躍機構26を3回作動させることにより、該ロボットを段差面18c上に移動させることができる。また、段差面18c上で該ロボットの頭部を段差面18a側に傾斜させて跳躍機構26を3回作動させることにより、該ロボットを路面18上に下ろすことができる。
As shown in FIG. 8 (F), when there is a staircase having
このような動作に際し、各種のセンサ15,19,21,23で外界の情報を制御機器24に与え、姿勢制御用アクチュエータ20と球体輪駆動機構3と跳躍機構26に制御機器24から指令を与える。
In such an operation,
該ロボットの移動に際し、上部障害物検知センサ15は該ロボットを移動させるべき方向の上部の障害物を検知し、且つその障害物までの距離を測定し、平面走行の時にはその障害物に該ロボットが当たりそうなときには迂回動作を行わせ、段差面18a〜18cへの跳躍時に該ロボットが当たりそうな時には、跳躍動作を停止させるか、迂回動作を行わせる。
When the robot moves, the upper
胴部1内のオプション機器収納スペース22に所要のオプション機器を収容することにより、このロボットに所要のオプション動作、例えば警備動作、受付動作、案内動作等を行わせることができる。
By accommodating the required optional equipment in the optional
この場合、図2に示す第1実施例のように、胴部1が上部胴体1aとこれに対して摺動する下部胴体1bとに分けられ、上部胴体1aに跳躍機構26の駆動部が支持され、下部胴体1bに跳躍機構26の伸縮先端が支持されると共に球体輪駆動機構3が支持されていると、跳躍の推進力を大きくとることができ、高い跳躍が可能となる。
In this case, as in the first embodiment shown in FIG. 2, the
また、図7に示すように、胴部1がその内部に該胴部1の軸線方向に昇降する内部フレーム31が配置され、該内部フレーム31に跳躍機構26の駆動部が支持され、跳躍機構26の伸縮先端が胴部1の底部に固定され、胴部1の底部に球体輪駆動機構3が支持されていると、高い跳躍はできにくいが、胴部1が密閉されているので外部の埃や塵が内部に侵入するのを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 7, an
図9(A)(B)は球体輪駆動機構の他の例を示したもので、図9(A)はこの球体輪駆動機構の要部構成を示す縦断面図、図9(B)は図9(A)の平面図である。 FIGS. 9A and 9B show other examples of the spherical wheel drive mechanism. FIG. 9A is a longitudinal sectional view showing the main configuration of the spherical wheel drive mechanism, and FIG. FIG. 10A is a plan view of FIG.
この球体輪駆動機構3は、球体輪2の重力に垂直な大円4より上側の該球体輪2の外周に4個のユニバーサルローラ5a,5b,5c,5dが該球体輪2を回転駆動できるように且つ該球体輪2に対して該ロボットの荷重が伝達できるように接触されている点は、前述した図3及び図4と同様である。本例の球体輪駆動機構3では、ユニバーサルローラ5a,5dの間と、ユニバーサルローラ5b,5cの間に、更に別のユニバーサルローラ5e,5fが球体輪2の上面に接触して該球体輪2の周方向に回転できる向きで配置されている。その他の構成は、図3及び図4と同様である。これらユニバーサルローラ5e,5fにも図示しないがそれぞれギヤードモータが接続され、それぞれブラケットを介してフレーム8に吊り下げ支持されている。
In this spherical
このようにユニバーサルローラ5e,5fを追加すると、図8(B)に示すような円運動を容易に行わせることができる。また、ユニバーサルローラ5a,5b,5c,5dを図示しない昇降機構で球体輪2から離すように上昇させ、ユニバーサルローラ5e,5fのみを球体輪2に接触させる構成にすると、該ロボットに図8(B)に示すような円運動をさせないで、該ロボットの向きを変えることができる。
When the
なお、視覚センサ21は胴部1の周囲に複数個も受けることもできる。このようにすると、該ロボットの向きを変えないで胴部1の周囲の状況を監視することができ、また該ロボットの向きを変えないで進行方向を変えることができる。
Note that a plurality of
また、上記例では姿勢制御用アクチュエータ20が重りの移動を利用して姿勢の制御を行ったが、この姿勢制御用アクチュエータ20はこれに限定されるものではなく、例えばコントロール・モーメント・ジャイロ(CMG)等を利用して、回転する円盤の力を利用するもの等であってもよい。
In the above example, the
さらに、上記例では、視覚センサ21を用いたが、該ロボットの予め定められたルートを走行する場合には、そのルートを予めプログラムして入力しておくことにより視覚センサ21を用いないで走行させることもできる。
Further, in the above example, the
1 胴部
1a 上部胴体
1b 下部胴体
2 球体輪
3 球体輪駆動機構
4 重力に垂直な大円
5a〜5f ユニバーサルローラ
6a〜6d ギヤドモータ
7a〜7d ブラケット
8 フレーム
9 球体輪支え体
9a 抜け防止用スペーサ
10 回転軸
11 ローラフレーム
12 ローラ軸
13 樽形ローラ
13a 芯材
13b 弾性体
14 軸受
15 上部障害物検知センサ
16 アンテナ
17 衝撃吸収材
18 路面
18a〜18c 段差面
19 下部障害物検知センサ
20 姿勢制御用アクチュエータ
21 視覚センサ
22 オプション機器収納スペース
23 姿勢検知センサ
24 制御機器
25 バッテリー
26 跳躍機構
27 固定板
28 可動板
29 スプリング
30 跳躍動作用アクチュエータ
31 内部フレーム
32 内部フレーム移動スペース
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The monopod mobile robot according to claim 1, wherein an optional equipment storage space is provided in the trunk.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2004163227A JP2005342818A (en) | 2004-06-01 | 2004-06-01 | Monopod ball wheel mobile robot |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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