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段差乗越車輪及び車輪型ロボット 新技術説明会

国内特許コード P120007015
整理番号 2009000028
掲載日 2012年3月23日
出願番号 特願2009-181468
公開番号 特開2011-031796
登録番号 特許第5467423号
出願日 平成21年8月4日(2009.8.4)
公開日 平成23年2月17日(2011.2.17)
登録日 平成26年2月7日(2014.2.7)
発明者
  • 入江 寿弘
  • 片山 大地
  • 阿部 剛大
  • 宮下 正好
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 段差乗越車輪及び車輪型ロボット 新技術説明会
発明の概要 【課題】車輪全体を小型化することができ、段差の高さに応じた調整ができるようにする。
【解決手段】周方向所定間隔で備えられ径方向へ突出した複数の爪支持部17,19,21,23を有した回転支持体7と、各爪支持部17,19,21,23の先端部にそれぞれ回転可能に支持され径方向への閉じ回転位置でそれぞれが周方向に連携して転動周面Pを形成し前記爪支持部17,19,21,23に対する径方向への展開回転位置で端部が転動周面P外へ突出する転動爪体9と、各転動爪体9の展開回転位置を調整駆動する展開駆動部11とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来の段差乗越車輪としては、例えば非特許文献1,2に記載された図10、図11に示すようなものがある。





図10に示す段差乗越車輪301は、車輪支持体303に、4個の小さな小車輪305を支持させたものである。この段差乗越車輪301では、小車輪305の回転及び車輪支持体303の回転により階段Sを昇ることができる。





しかし、小さな段差があると小車輪305の径が小さいことから抵抗が大きくなり、走行が困難になる恐れがある。また、車輪支持体303の回転半径方向において小車輪305間の距離は、階段Sを円滑に昇ることができるように少なくとも段差の倍程度は必要となる。このため、全体的に大型化するという問題があった。





図11に示す段差乗越車輪401は、走行輪403に伸縮可能な突起405を設けたものである。この段差乗越車輪401は、階段Sの段差部分で突起405を伸ばし、段差を乗り越える。





しかし、段差を円滑に乗り越えるために、走行輪403の大きさは、段差の倍程度必要となる。





しかも、車輪支持体303、走行輪403の大きさは何れも固定であり、段差の高さ幅に応じて調整することが困難である。

産業上の利用分野



本発明は、凸状段差を乗り越え可能な段差乗越車輪及び車輪型ロボットに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
周方向所定間隔で備えられ径方向へ突出した複数の爪支持部を有した回転支持体と、
前記各爪支持部の先端部にそれぞれ回転可能に支持され周方向への閉じ回転位置でそれぞれが周方向に連携して転動周面を形成し前記爪支持部に対する径方向への展開回転位置で端部が転動周面外へ突出する転動爪体と、
前記各転動爪体の展開回転位置を調整駆動する展開駆動部とを備え、
前記展開駆動部は、前記回転支持体の回転中心部に相対回転自在に結合され展開アクチュエータにより回転駆動される展開駆動軸と、この展開駆動軸及び前記転動爪体とを回転連動させる歯車機構とを備え、
前記歯車機構は、前記展開駆動軸に一体回転可能に固定された第1の歯車と、前記各爪支持部の先端部で前記各転動爪体に一体回転可能に固定された第2の歯車と、前記両歯車を連動連結する第3の歯車とを備えて前記爪支持部に沿った前記回転支持体の径方向に配列され、
前記爪支持部の周方向での幅と前記第1、第2、第3の歯車の各直径とは、前記転動爪体が前記爪支持部に沿った径方向に展開した位置で該転動爪体の回転中心を通る周方0向の幅よりも小さく、
前記転動爪体が、径方向に対し傾斜した半展開と径方向に沿った位置で該各転動爪体間が前記転動周面よりも内径側にまで開く全展開となり得る、
ことを特徴とする段差乗越車輪。

【請求項2】
請求項1記載の段差乗越車輪であって、
前記転動爪体は、前記転動周面の一部を構成する第1円弧部及び該第1円弧部と対称の第2円弧部を有する対称形状に形成され、
前記転動爪体の中央が前記爪支持部の先端部に支持された、
ことを特徴とする段差乗越車輪。

【請求項3】
請求項1記載の段差乗越車輪であって、
前記転動爪体は、前記転動周面の一部を構成する第1円弧部及び該第1円弧部と同方向へ湾曲した第2円弧部を有して基端円形部から先端部へ漸次細くなる形状に形成され、
前記転動爪体の基端円形部が前記爪支持部の先端部に支持された、
ことを特徴とする段差乗越車輪。

【請求項4】
請求項1~3の何れか1項に記載の段差乗越車輪であって、
前記回転支持体を、車軸に結合し、
前記車軸を回転駆動する走行駆動部を設けた、
ことを特徴とする車輪型ロボット。

【請求項5】
請求項1~4の何れか1項に記載の段差乗越車輪であって、
前記回転支持体は、前記展開駆動軸に外装されて車台フレームに回転自在に支持され走行アクチュエータにより回転駆動される中空車軸に結合され、
前記展開アクチュエータ及び展開駆動軸間に差動機構を介設してそれぞれを差動機構の入出力ギヤに連動結合し、
前記中空車軸と前記差動機構の遊星ギヤを支持するキャリヤとの間に、回転数を1/2にして伝達する歯車機構を介設した、
ことを特徴とする車輪型ロボット。

【請求項6】
請求項記載の車輪型ロボットであって、
前記展開アクチュエータと前記差動機構の入力ギヤとの間に、ウォーム・ギヤ機構を介設した、
ことを特徴とする車輪型ロボット。

【請求項7】
請求項1~4の何れか1項に記載の段差乗越車輪であって、
前記回転支持体は、前記展開駆動軸に外装されて車台フレームに回転自在に支持され走行アクチュエータにより回転駆動される中空車軸に結合され、
前記展開駆動軸に、前記車台フレーム側に支持された展開アクチュエータを直結した、
ことを特徴とする車輪型ロボット。

【請求項8】
請求項4~7の何れか1項に記載の車輪型ロボットであって、
走行前後方向に延設され走行方向前後の前輪車台部及び後輪車台部からなる車台フレームと、
前記前後輪車台部のそれぞれに設けられ回転軸心が走行前後方向の軸受部に回転自在に支持され前記車台フレームに前後に渡って延設され前後部に連動ベベル・ギヤを備えた操向連動軸と、
前記前後輪車台部に各別に設けられ回転軸心が上下方向の軸受部に回転自在に支持され下部に前後横フレームを各別に固定支持し前記前後部の連動ベベル・ギヤに各別に噛み合う操向ベベル・ギヤを各別に固定した前後輪操向軸と、
前記前後横フレームの左右側にそれぞれ回転自在に支持された左右の前後輪と、
前記前後輪の少なくとも一方を回転駆動する駆動部と、
を備え前記前後輪が前記段差乗越車輪である、
ことを特徴とする車輪型ロボット。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009181468thum.jpg
出願権利状態 登録
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