クランク付車輪を備える車両
【課題】平地での滑らかな移動性と荒れ地での高い不整地踏破性があり、車輪型車両の堅牢性と防塵防水性を発揮する移動機構を提供すること。
【解決手段】 車両における車輪１０Ｌおよび車輪１０Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、伸縮可能なリンク部材１４Ｌ、１４Ｒの一端が連結されており、リンク部材１４Ｌ，１４Ｒの他端が、球形自在車輪１６Ｒが設けられる支持軸２０の一端に回動可能に連結されているもの。
【解決手段】 車両における車輪１０Ｌおよび車輪１０Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、伸縮可能なリンク部材１４Ｌ、１４Ｒの一端が連結されており、リンク部材１４Ｌ，１４Ｒの他端が、球形自在車輪１６Ｒが設けられる支持軸２０の一端に回動可能に連結されているもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク付車輪を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪型およびクローラ型のレスキューロボット（以下、ロボットともいう）が、一般に、実用に供されている。このようなロボットにおいては、平坦地での滑らかな移動性能のみならず、階段における昇降や災害現場の悪路における推進が可能であるような高い踏破性、軽量性、防塵防水性、および、低価格性等が要望されている。
車輪型は、機構が単純で軽量であり防塵防水性を上げやすい。しかし、凹凸に車輪が嵌まって抜け出せなくなるというような問題がある。クローラ型は、車輪よりははるかに荒地踏破性が高いが、クローラベルトの内側に砂や小石が入ると、それが駆動プーリの間に挟み込みやすい。そのため、防塵防水性を向上するには、クローラ側面を摺動するシール材で覆うなどが必要で、エネルギ損失があり高価になるという難点がある。
【０００３】
これ以外に、車輪にクランクを取り付けて不整地踏破性を向上しようとする発明もある。例えば、特許文献１にも示されるような、階段昇降車が提案されている。この昇降車は、車体に設けられるモータ付車輪と、モータに固定されるプレートと、車輪の接続軸に接続される回転体と、プレートの上端接続端に取り付けられる振り子とを含んで構成されている。プレートの下端接続端には、車体が取り付けられている。このような構成において、回転体の端部が階段に固定される場合、モータが作動状態とされるとき、プレートおよび振り子が合体した状態で一体となって回転することにより、車輪が地面から浮き上がった後、車輪が上段に乗り移ることとなる。
また、例えば、特許文献２にも示されるように、階段昇降装置において、電動機が作動状態とされる場合、車輪が一方のクランクを介して上昇および下降運動され、昇降脚が他方のクランクを介して上昇および下降運動せしめられる構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３２９０８号公報
【特許文献２】米国特許第６３９７９６０号公報明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような階段昇降車および階段昇降装置の構成においては、例えば、上述のようなロボットに対し適用された場合、凹凸のある悪路において走行するとき、車輪が悪路における凹部に落ち込まないような構成、あるいは、凹部に落ち込んだ車輪が凹部から抜け出す手段を備えていない。そのため、これらの装置では悪路を踏破できない。
本発明は、新たな構成のクランク付車輪を導入することによって、車輪の様な堅牢で防塵防水性と、クローラの様な対地適応性を有する、クランク付車輪を備える車両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】
上述の目的を達成するために、本発明に係るクランク付車輪を備える車両は、進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部のうち、第１の端部に有する本体部と、本体部に配され一対の車輪を駆動する駆動手段と、伸縮可能なリンク部材の一方の端部に設けられたフックの根元が第１の端部における一対の車輪の側部に連結ピンを介して回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、他方の端部が本体部の側部に対向し、第２の端部に回動自在に連結される複数のリンク部材と、を備え、一対の車輪が回動される場合、複数のリンク部材の一方の端部に設けられたフックの先端が車輪の回動に追従して進行方向と上下方向に往復回転運動され、複数のリンク部材が停止せしめられる場合、一対の車輪が連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るクランク付車輪を備える車両によれば、一対の車輪が回動される場合、複数のリンク部材の一方の端部が車輪の回動に追従して進行方向および前後方向に往復回転運動され、複数のリンク部材が停止せしめられる場合、一対の車輪が連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動するので例えば、リンク部材が悪路における凹部を跨ぐように配置された場合、一対の車輪が連結ピンを中心として回動しながら移動できる。従って、ロボットに適用し得るように、悪路においても容易に踏破できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第１実施例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示される車両の構成を示す構成図である。
【図３】図１に示される車両の動作説明に供される斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、図１に示される車両の動作説明に供される図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、図１に示される車両の動作説明に供される図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、図１に示される車両の動作説明に供される図である。
【図７】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第２実施例を概略的に示す斜視図である。
【図８】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第３実施例を概略的に示す斜視図である。
【図９】図８に示される例における本体部の内部の構成を示す構成図である。
【図１０】図８に示される例において、リンク部材を取り外した状態を示す斜視図である。
【図１１】図８に示される例において、リンク部材を取り外した状態で、電装品ユニットの内部を示す図である。
【図１２】図８に示される例における動作説明に供される斜視図である。
【図１３】図８に示される例における動作説明に供される斜視図である。
【図１４】（ａ）乃至（ｆ）は、図８に示される例における動作説明に供される図である。
【図１５】（ｇ）乃至（ｋ）は、図８に示される例における動作説明に供される図である。
【図１６】（ｌ）乃至（ｐ）は、図８に示される例における動作説明に供される図である。
【図１７】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第４実施例の構成を概略的に示す構成図である。
【図１８】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第５実施例の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１９】図１６に示される例における平面図である。
【図２０】図１６に示される例における側面図である。
【図２１】（Ａ）は、図１６に示される例におけるリンク部材を部分的に拡大して示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ部を拡大して示す拡大図である。
【図２２】図１６に示される例における動作説明に供される図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第１実施例の外観を示す。
【００１０】
図１において、車両は、後述する制御ユニットを内蔵する本体部１２と、本体部１２の一方の端部に相対向する一対の車輪１０Ｒおよび１０Ｌと、本体部１２における車輪１０Ｒおよび１０Ｌ相互間に配され車両の周囲環境を撮影する監視カメラ部３２Ｃを支持するカメラ用アーム部３２と、本体部１２におけるカメラ用アーム３２に向き合うように本体部１２の他方の端部に配される移動補助アームとしての尾部１９と、本体部１２の両側部と一対の車輪１０Ｒおよび１０Ｌの側面とに対向するように配されるリンク部材１４Ｌおよび１４Ｒを主な要素として構成される。
【００１１】
車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、それぞれ、図２に示されるように、後述する本体部１２に設けられる駆動用モータユニット１５内の各ギヤヘッド２０の出力軸に連結されている。これにより、車輪１０Ｒおよび１０Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。また、車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、本体部１２の長手方向に延びる一方の端部に直交する回転中心軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
【００１２】
本体部１２は、図２に示されるように、複数のギヤヘッド２０およびモータ１８を内蔵する駆動用モータユニット１５と、監視カメラ部３２Ｃからの撮像データに基づいてモータ１８の動作制御を行う制御ユニット２６と、制御ユニット２６および駆動用モータユニット１５等に電力を供給するバッテリー２８とを備えている。
各ギヤヘッド２０は、モータ１８からの出力を所定の減速比で減速させ出力する減速機構を備えている。駆動用モータユニット１５における各モータ１８と制御ユニット２６とは、それぞれ、ケーブル２４Ｒおよび２４Ｌにより接続されている。
【００１３】
制御ユニット２６は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、上述の撮像データ、および、中央演算処理装置（ＣＰＵ）がモータ１８の動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。バッテリー２８と制御ユニット２６とは、ケーブル３０により接続されている。
【００１４】
車輪１０Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、伸縮可能なリンク部材１４Ｒの一端が連結されている。リンク部材１４Ｒの他端は、球形自在車輪１６Ｒが設けられる支持軸２０の一端に回動可能に連結されている。支持軸２０は、本体部１２の長手方向に延びる他方の端部を各モータ１８の配列方向に沿って貫通している。
【００１５】
リンク部材１４Ｒは、車輪１０Ｒに連結される前方リンク部材１４ａと、支持軸２０に連結される後方リンク部材１４ｂとを主な要素として構成されている。前方リンク部材１４ａは、鉤状の係合部１４Ｔを先端部に有している。前方リンク部材１４ａにおける係合部１４Ｔよりも後方側には、連結ピン２２Ｒの一端が嵌合される孔が形成されている。前方リンク部材１４ａにおける後方端部における下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部１４ｃが形成されている。
後方リンク部材１４ｂの一端は、前方リンク部材１４ａにおける後方端部の開口を通じて前方リンク部材１４ａ内に移動可能に挿入されている。これにより、前方リンク部材１４ａおよび後方リンク部材１４ｂは、互いに近接または離隔可能とされるのでリンク部材１４Ｒの全長が伸縮することとなる。
連結ピン２２Ｒは、図１および図２に示されるように、車輪１０Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、偏心した位置でホイールを貫通している。
車輪１０Ｌにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、伸縮可能なリンク部材１４Ｌの一端が連結されている。リンク部材１４Ｌの他端は、球形自在車輪１６Ｌが設けられる支持軸２０の他端に回動可能に連結されている。
リンク部材１４Ｌの構造は、リンク部材１４Ｒの構造と同一とされるのでその重複説明を省略する。
これにより、車輪１０Ｒと前方リンク部材１４ａとが連結ピン２２Ｒにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。また、車輪１０Ｌと前方リンク部材１４ａとが連結ピン２２Ｒにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。
【００１６】
従って、図３に示されるように、車両が矢印Ｍの示す方向に前進する場合、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが反時計回り方向に回転され、前方リンク部材１４ａの係合部１４Ｔが車輪１０Ｒおよび１０Ｌの外周部よりも前方に突出するとき、前方リンク部材１４ａは、車輪１０Ｒおよび１０Ｌの回転に追従して後方リンク部材１４ｂに対し離隔するのでリンク部材１４Ｒおよび１４Ｌは、伸長状態となる。一方、図１に示されるように、車両が矢印Ｍの示す方向に前進する場合、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが反時計回り方向に回転され、前方リンク部材１４ａの係合部１４Ｔが車輪１０Ｒおよび１０Ｌの側方にあるとき、前方リンク部材１４ａは、車輪１０Ｒおよび１０Ｌの回転に追従して後方リンク部材１４ｂに対し近接するのでリンク部材１４Ｒおよび１４Ｌは、縮小状態となる。
尾部１９は、例えば、国際公開第ＷＯ／２００９／１１０５９２号公報にも示されるような、弾性部材で作られ、本体部１２の長手方向に延びる他方の端部に弾性を有して回動可能に支持されている。
【００１７】
斯かる構成において、平坦地であれば、このリンク部材は往復回転運動を続けるが、地面には車輪のみが接地するので、車輪による滑らかな走行運動が持続される。
そして、荒れ地においては、このリンク部材のクランク運動が不整地走破性を向上する。つまり、図４（ａ）に示されるように、車両が、例えば、障害物ＢＲ１と障害物ＢＲ２との間に窪みＲｅが形成されている悪路ＢＲを走行する場合、車両の車輪１０Ｒおよび１０Ｌが窪みＲｅの縁を乗り越えたとき、図４（ｂ）に示されるように、前方リンク部材１４ａの係合部１４Ｔが障害物ＢＲ１に到達する。その際、前方リンク部材１４ａの凹凸部１４ｃが障害物ＢＲ２に当接し、尾部１９が路面を押圧する。これにより、車両の車輪１０Ｒおよび１０Ｌが窪みＲｅ内に完全に落ち込む虞がない。続いて、図４（ｃ）および（ｄ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌがそれぞれ、連結ピン２２Ｒおよび２２Ｌの回りをさらに回転されるとき、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが縮小状態に移行するので車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、その側方に係合部１４Ｔがある位置まで本体部１２を伴って移動し障害物ＢＲ１に到達する。そして、車輪１０Ｒおよび１０Ｌがさらに回転中心軸線回りに回転される場合、図４（ｅ）および（ｆ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが障害物ＢＲ１を乗り上がり、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌがさらに縮小状態に移行するので係合部１４Ｔが障害物ＢＲ１に対し離隔される。車輪１０Ｒおよび１０Ｌが障害物ＢＲ１を通過した後、球形自在車輪１６Ｒおよび１６Ｌも、尾部１９により窪みＲｅ内に完全に落ち込む虞がない。
また、上述の車両は、図５（ａ）に示されるように、例えば、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂することも可能とされる。なお、階段における各段の段差（けあげ）は、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが走行する路面から係合部１４Ｔまでの最大高さよりも低いものとされる。
【００１８】
先ず、図５（ａ）に示されるように、車両が段差に向かって路面ＳＴ１を走行し、係合部１４Ｔが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に係合したとき、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが伸長状態とされる。次に、図５（ｂ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが反時計回り方向に、連結ピン２２Ｒおよび２２Ｌの回りに回転されるとき、車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、本体部１２を伴って路面ＳＴ１から回転しながら本体部１２を伴って浮き上がり、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが縮小状態となるように第１の踏み面ＳＴ２に向かって移動する。続いて、図５（ｅ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、回転しながら第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接した場合、さらに車輪１０Ｒおよび１０Ｌがタイヤと段鼻との間の摩擦力に抗して回転中心軸線回りに回転するとき、図５（ｆ）に示されるように、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌの係合部１４Ｔが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻から離隔されるとともに、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、本体部１２を伴って第１の踏み面ＳＴ２に乗り上がることとなる。
【００１９】
そして、図６（ａ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、第１の踏み面ＳＴ２において回転され、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが伸長状態とされるとき、係合部１４Ｔが第２の踏み面ＳＴ３の段鼻に係合される。その際、凹凸部１４ｃが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接されるので車両全体の下方への移動が抑制される。
【００２０】
車両が第１の踏み面ＳＴ２から第２の踏み面ＳＴ３に移動する場合、図６（ｂ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが連結ピン２２Ｒおよび２２Ｌの回りに反時計回り方向に、回転されるとき、車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、第１の踏み面ＳＴ２から回転しながら本体部１２を伴って浮き上がり、図６（ｃ）に示されるように、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが縮小状態となるように第２の踏み面ＳＴ３に向かって移動する。続いて、図６（ｄ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、回転中心軸線の回りに回転しながら第２の踏み面ＳＴ３の段鼻に当接した場合、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌの係合部１４Ｔが第２の踏み面ＳＴ３の段鼻から離隔され、さらに車輪１０Ｒおよび１０Ｌがタイヤと段鼻との間の摩擦力に抗して回転中心軸線の回りに回転するとき、図６（ｅ）および図６（ｆ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、第２の踏み面ＳＴ３に乗り上がることとなる。
従って、車両は、上述の動作を繰り返すことにより、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂できることとなる。
【００２１】
さらに、上述の例においては、従来のクローラを用いた不整地踏破機構と比較して、はるかに簡潔な駆動系構成であるので軽量に出来て搬送性に優れる。例えば、上述の車両の本体部１２に、フック付キャリアベルトの各フックが係合される留め具を設けることにより、レスキュー隊員が、フック付キャリアベルトを用いて背中に担いで搬送もできる。
なお、上述の例においては、球形自在車輪１６Ｒおよび１６Ｌが備えられているが、
必ずしもこのようにされる必要がなく、例えば、球形自在車輪１６Ｒおよび１６Ｌを備えることなく、後方リンク部材１４ｂの端部が路面に直接摺動される構成であってもよい。また、後方リンク部材１４ｂの端部が本体部に対し摺動可能なスライド機構を介して連結されてもよい。さらに、後方リンク部材１４ｂの端部がリンク部材を介して本体部に対して揺動可能に連結されてもよい。
図７は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第２実施例の外観を示す。
図１に示される例では、車両が２輪車とされたが、その代わりに、図７においては、車両が４輪車とされる。なお、図７において、図１において同一の構成要素について同一の符号を付して示しその重複説明を省略する。
【００２２】
図７において、車両は、制御ユニットを内蔵する本体部５２と、本体部５２の双方の端部にそれぞれ、相対向する一対の車輪４０Ｒおよび４０Ｌと、相対向する一対の車輪４４Ｒおよび４４Ｌと、本体部５２における車輪４０Ｒおよび４０Ｌ相互間に配され車両の周囲環境を撮影する監視カメラ部３２Ｃを支持するカメラ用アーム部３２と、本体部５２におけるカメラ用アーム３２に向き合うように本体部５２の他方の端部に配される移動補助アームとしての尾部１９と、本体部５２の両側部と一対の車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、４４Ｒおよび４４Ｌの側面とに対向するように配されるリンク部材５４Ｌおよび５４Ｒとを主な要素として構成される。
【００２３】
車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌは、それぞれ、図示が省略されるが、後述する本体部５２に設けられる駆動用モータユニット内の各ギヤヘッドの出力軸に連結されている。これにより、車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。また、車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌは、本体部５２の長手方向に延びる端部に直交する回転中心軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
本体部５２は、図示が省略されるが、複数のギヤヘッドおよびモータを内蔵する駆動用モータユニットと、監視カメラ部３２Ｃからの撮像データに基づいてモータの動作制御を行う制御ユニットと、制御ユニットおよび駆動用モータユニット等に電力を供給するバッテリーとを備えている。
【００２４】
制御ユニットは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、上述の撮像データ、および、中央演算処理装置（ＣＰＵ）がモータの動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。バッテリーと制御ユニットとは、ケーブルにより接続されている。
【００２５】
車輪４０Ｒおよび車輪４４Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、リンク部材５４Ｒの一端および他端が連結されている。リンク部材５４Ｒの一端は、車輪４０Ｒに回動可能に連結され、リンク部材５４Ｒの他端は、車輪４４Ｒに回動可能に連結されている。
リンク部材５４Ｒは、鉤状の係合部５４Ｔを先端部に有している。リンク部材５４Ｒの係合部５４Ｔよりも後方側には、連結ピン４２の一端が嵌合される孔が形成されている。リンク部材５４Ｒの後端部にも、連結ピン４２の一端が嵌合される孔が形成されている。
【００２６】
リンク部材５４Ｒにおける連結ピン４２相互間の中間部における下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部５４ｃが形成されている。連結ピン４２は、車輪４０Ｒ、車輪４４Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、偏心した位置でホイールを貫通している。
リンク部材５４Ｌの構造は、リンク部材５４Ｒの構造と同一とされるのでその重複説明を省略する。
これにより、車輪４０Ｒおよび４４Ｒとリンク部材５４Ｒとが連結ピン４２により連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。また、車輪４０Ｌおよび４４Ｌとリンク部材５４Ｌとが連結ピン４２により連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。
図８は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第３実施例の外観を概略的に示す。
【００２７】
図８において、車両は、後述する制御ユニット等を内蔵する電装品ユニット８２が付設された本体部６１Ｒおよび６１Ｌと、本体部６１Ｒの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対の車輪６０Ｒおよび６２Ｒと、本体部６１Ｌの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対の車輪６０Ｌおよび６２Ｌと、本体部６１Ｒの中央部と本体部６１Ｌの中央部とを連結する連結部６３に揺動可能に設けられ、車両の周囲環境を撮影する監視カメラ部３３Ｃを支持するカメラ用スイングアーム部３３と、本体部６１Ｒの電装品ユニット８２と一対の車輪６０Ｒおよび６２Ｒの側面とに向き合うように配されるリンク部材６４Ｒおよび６６Ｒと、本体部６１Ｌの電装品ユニット８２と一対の車輪６０Ｌおよび６２Ｌの側面とに向き合うように配されるリンク部材６４Ｌおよび６６Ｌと、を主な要素として構成される。
【００２８】
車輪６０Ｒおよび６２Ｒ、車輪６０Ｌおよび６２Ｌは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪６０Ｒおよび６２Ｒは、それぞれ、後述する本体部６１Ｒに回動可能に設けられるスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒに連結されている。また、車輪６０Ｌおよび６２Ｌは、それぞれ、後述する本体部６１Ｌに回動可能に設けられるスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒに連結されている。これにより、車輪６０Ｒおよび車輪６０Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。また、車輪６２Ｒおよび６２Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。車輪６０Ｒおよび６２Ｒは、本体部６１Ｒにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。車輪６０Ｌおよび６２Ｌは、本体部６１Ｌにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
本体部６１Ｒおよび６１Ｌは、互いに同一の構造を有するので本体部６１Ｌについて説明し、本体部６１Ｒの説明を省略する。
【００２９】
本体部６１Ｌは、図９に示されるように、所定の間隔をもって回動可能に設けられる一対のスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒと、一対のスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒ相互間に巻き掛けられるチェーン７４と、チェーン７４に掛けられるスプロケット（不図示）の回転軸と同心の軸上に配される減速用プーリ７２と、減速用プーリ７２と所定の相互間隔をもって配されるピニオンプーリ７８と、電装品ユニット８２内に配される駆動用モータ８４（図１０および図１１参照）とを含んで構成されている。
ピニオンプーリ７８は、駆動用モータ８４の出力軸に連結されている。また、タイミングベルト７６が、ピニオンプーリ７８と減速用プーリ７２との相互間に巻き掛けられている。駆動用モータ８４は、例えば、ＤＣモータ、あるいは、正転または逆転可能なリバーシブルモータであってもよい。
また、電装品ユニット８２内には、図１１に示されるように、監視カメラ部３３Ｃからの撮像データに基づいて駆動モータ８４の動作制御を行う制御ユニット９２と、制御ユニット９２および駆動用モータ８４等に電力を供給するバッテリー９０とが備えられている。
【００３０】
制御ユニット９２は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、上述の撮像データ、および、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が駆動用モータ８４の動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。バッテリー９０と制御ユニット９２とは、ケーブル８８により接続されている。制御ユニット９２と駆動用モータ８４との間は、ケーブル８６によって接続されている。
【００３１】
斯かる構成により、制御ユニット９２により駆動用モータ８４が作動状態とされる場合、例えば、図９において、矢印の示す反時計回り方向に回転されるピニオンプーリ７８の回動力は、その回転数が、減速用プーリ７２により減速された後、スプロケットを介してチェーン７４に伝達される。これにより、チェーン７４が矢印の示す方向に移動するので車両は、図８において、矢印Ｍの示す方向に進行することとなる。
【００３２】
車輪６０Ｌにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、図１０に示されるように、連結アーム６０ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６０ＡＬの一端は、車輪６０Ｌの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６０ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｌに連結される連結ピン６０ａｐが設けられている。また、車輪６２Ｌにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、図１０に示されるように、連結アーム６２ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６２ＡＬの一端は、車輪６２Ｌの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６２ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｌに連結される連結ピン６２ａｐが設けられている。図１０および図１１において、連結アーム６０ＡＬおよび６２ＡＬは、互いに略平行となるように車輪６０Ｌおよび６２Ｌに取り付けられている。
【００３３】
一方、図８に示されるように、車輪６０Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、連結アーム６０ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６０ＡＬの一端は、車輪６０Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６０ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｒに連結される連結ピンが設けられている。また、車輪６２Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、連結アーム６２ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６２ＡＬの一端は、車輪６２Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６２ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｒに連結される連結ピンが設けられている。連結アーム６０ＡＬおよび６２ＡＬは、互いに略平行となるように車輪６０Ｒおよび６２Ｒに取り付けられている。
リンク部材６４Ｌおよび６４Ｒは、互いに同一の構造を有するのでリンク部材６４Ｌについて説明し、リンク部材６４Ｒについての説明を省略する。
【００３４】
リンク部材６４Ｌは、図８に示されるように、上述の連結アーム６０ＡＬの連結ピン６０ａｐ、連結アーム６２ＡＬの連結ピン６２ａｐが挿入される孔（不図示）を所定の間隔をもって両端に有している連結部と、この連結部の両端にそれぞれ、形成される鉤状の係合部６４ＦＥおよび６４ＲＥとを含んで構成されている。連結部の下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部６４Ｃが形成されている。
【００３５】
係合部６４ＦＥおよび６４ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。また、リンク部材６４Ｌには、連結される連結アーム６０ＡＬに対向して連結アーム６８ＡＦの一端がリンク部材６４Ｌに回動可能に連結されている。連結アーム６８ＡＦの他端は、リンク部材６６Ｌに連結ピン７０を介して回動可能に連結されている。
さらに、リンク部材６４Ｌには、連結される連結アーム６２ＡＬに対向して連結アーム６８ＡＲの一端がリンク部材６４Ｌに回動可能に連結されている。連結アーム６８ＡＲの他端は、リンク部材６６Ｌに連結ピン７０を介して回動可能に連結されている。
【００３６】
リンク部材６６Ｌは、図８に示されるように、上述の連結ピン７０が挿入される孔（不図示）を所定の間隔をもって両端に有している連結部と、この連結部の両端にそれぞれ、形成される鉤状の係合部６６ＦＥおよび６６ＲＥとを含んで構成されている。連結部の下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部６６Ｃが形成されている。係合部６６ＦＥおよび６６ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。従って、リンク部材６６Ｌは、本体部６１Ｌ側に近い内側に配されるリンク部材６４Ｌに連動して回動せしめられる。
【００３７】
これにより、車輪６０Ｒおよび６２Ｒとリンク部材６４Ｒとが連結ピン６０ａｐ，６２ａｐにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。また、車輪６０Ｌおよび６２Ｌとリンク部材６４Ｌとが連結ピン６０ａｐ，６２ａｐにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。さらに加えて、車輪６０Ｒおよび６２Ｒに連動するリンク部材６６Ｒによるクランク、および、車輪６０Ｌおよび６２Ｌに連動するリンク部材６６Ｌによるクランクが形成される。
【００３８】
斯かる構成において、図８に示される状態で、駆動用モータ８４が作動状態とされる場合、車輪６０Ｒ，６０Ｌ、６２Ｒ、６２Ｌが、例えば、図１２における矢印で示される方向、即ち、時計回り方向に回転されるとき、車両が、矢印Ｍの示す方向に進行し、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＲＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＲＥが，それぞれ、車輪６２Ｌおよび車輪６２Ｒの外周部よりも進行方向に突出し、一方、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＦＥが車輪６０Ｌおよび車輪６０Ｒの外周部よりも進行方向とは逆方向に向けて突出することとなる。
【００３９】
さらに、車輪６０Ｒ，６０Ｌ、６２Ｒ、６２Ｌが、同一方向に回転され、車両が、矢印Ｍの示す方向に進行した場合、図１３に示されるように、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＲＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＲＥが，それぞれ、車輪６２Ｌおよび車輪６２Ｒの外周部よりも進行方向に突出し、一方、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＦＥが車輪６０Ｌおよび車輪６０Ｒの外周部よりも進行方向とは逆方向に向けて突出することとなる。
従って、車輪６０Ｒ，６０Ｌ、６２Ｒ、６２Ｌが、例えば、図１２における矢印で示される方向とは逆方向、即ち、反時計回り方向に回転される場合、車両が、矢印Ｍの示す方向とは逆方向に進行することとなる。
上述の車両は、図１４（ａ）に示されるように、例えば、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂することも可能とされる。なお、階段における各段の段差（けあげ）は、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、６２Ｒおよび６２Ｌが走行する路面から係合部６６ＦＥまでの最大高さよりも低いものとされる。
【００４０】
先ず、図１４（ａ）に示されるように、車両が段差に向かって路面ＳＴ１を走行し、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に係合したとき、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＦＥが車輪６０Ｒおよび６０Ｌよりも前方に突出し、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＦＥが車輪６２Ｒおよび６２Ｌよりも後方に突出することとなる。
【００４１】
次に、図１４（ｂ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、車輪６２Ｒおよび６２Ｌが連結ピン７０の回りに反時計回り方向に、回転されるとき、車輪６０Ｒおよび６０Ｌは、路面ＳＴ１から回転しながら本体部６１Ｒおよび６１Ｌを伴って浮き上がり、図１４（ｃ）および図１４（ｄ）に示されるように、第１の踏み面ＳＴ２に向かって移動する。また、リンク部材６４Ｌおよびリンク部材６４Ｒは、連結ピン６０ａｐおよび６２ａｐの回転に伴って移動せしめられる。
【００４２】
続いて、図１４（ｅ）および（ｆ）に示されるように、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に係合したとき、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＦＥが車輪６０Ｒおよび６０Ｌよりも前方に突出し、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＦＥが車輪６２Ｒおよび６２Ｌよりも後方に突出することとなる。
【００４３】
続いて、図１５（ｇ）および（ｈ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、車輪６２Ｒおよび６２Ｌが連結ピン６０ａｐおよび６２ａｐの回りに反時計回り方向に、回転されるとき、車輪６０Ｒおよび６０Ｌは浮き上がり状態を保ち、車輪６２Ｒおよび６２Ｌは、路面ＳＴ１から回転しながら本体部６１Ｒおよび６１Ｌを伴って浮き上がり、第１の踏み面ＳＴ２に向かって移動する。
【００４４】
続いて、図１５（ｉ）および（ｊ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌが、回転しながら第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接した場合、さらに車輪６０Ｒおよび６０Ｌがタイヤと段鼻との間の摩擦力に抗して回転するとき、図１５（ｋ）および図１６（ｌ）に示されるように、係合部６６ＦＥおよび６４ＦＥが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻から離隔されるとともに、車輪６０Ｒおよび６０Ｌが、第１の踏み面ＳＴ２に乗り上がることとなる。
そして、図１６（ｍ）および（ｎ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌが、第１の踏み面ＳＴ２において回転中心軸線回りに回転される。その際、凹凸部６４ｃが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接されるので車両全体の下方への移動が抑制される。
【００４５】
車両が、路面ＳＴ１から第１の踏み面ＳＴ２に完全に移動する場合、図１６（ｏ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、車輪６２Ｒおよび６２Ｌが、連結ピン６０ａｐおよび６２ａｐの回りにリンク部材６６Ｌを伴って反時計回り方向に、回転されるとき、図１６（ｐ）に示されるように、車輪６２Ｒおよび６６２Ｌは、路面ＳＴ１から回転しながら本体部６１Ｒおよび６１Ｌを伴って浮き上がる。従って、車両は、上述の動作を繰り返すことにより、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂できることとなる。
【００４６】
図１７は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第４実施例の外観を概略的に示す。 図８に示される例においては、監視カメラ部３３Ｃを支持するカメラ用アーム部３３を備えるものとされるが、図１７に示される例においては、さらに加えて、車両が、本体部の上部に基台１０６を備えるものとされる。基台１０６は、Ｚ軸線回りに旋回可能な肩旋回関節機構部１０８を有している。肩旋回関節機構部１０８には、肩屈伸関節機構部１０４が連結されている。肩屈伸関節機構部１０４は、先端に手開閉関節機構部１００を有する肘屈伸関節機構１０２に連結されている。
【００４７】
図１８は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第５実施例の外観を概略的に示す。
図１８において、車両は、制御ユニット等を内蔵する電装品ユニット（不図示）が付設された本体部１１２Ｒおよび１１２Ｌと、本体部１１２Ｒの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対のダブルの車輪１１６Ｒｆａ，１１６Ｒｆｂおよび１１７Ｒｒａ，１１７Ｒｒｂと、本体部１１２Ｌの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対のダブルの車輪１１６Ｌｆａ，１１６Ｌｆｂおよび１１７Ｌｒａ，１１７Ｌｒｂと、本体部１１２Ｒの中央部と本体部１１２Ｌの中央部とを連結する連結基板部１２４と、本体部１１２Ｒの外側における車輪１１６Ｒｆａおよび車輪１１７Ｒｒａの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｒａと、本体部１１２Ｒの内側における車輪１１６Ｒｆｂおよび車輪１１７Ｒｒｂの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｒｂと、本体部１１２Ｌの外側における車輪１１６Ｌｆａおよび車輪１１７Ｌｒａの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｌａと、本体部１１２Ｌの内側における車輪１１６Ｌｆｂおよび車輪１１７Ｌｒｂの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｌｂと、を主な要素として構成される。
【００４８】
ダブルの車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂ、１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂ、１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂは、それぞれ、後述する本体部１１２Ｒに回動可能に設けられる支持軸１１２ＲＳに支持されるとともに、支持軸１１２ＲＳに設けられるスプロケット（不図示）に連結されている。これにより、ダブルの車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。ダブルの１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。
【００４９】
また、ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂは、それぞれ、後述する本体部１１２Ｌに回動可能に設けられる支持軸１１２ＬＳに支持され、支持軸１１２ＬＳに設けられるスプロケット（不図示）に連結されている。これにより、ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。ダブルの１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。
従って、ダブルの車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂ、１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂは、本体部１１２Ｒにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
また、ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂは、本体部１１２Ｌにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
【００５０】
連結基板部１２４の上面には、基台１２６が設けられている。基台１２６は、図１８において、Ｚ軸線回りに旋回可能な肩旋回関節機構部を有している。肩旋回関節機構部には、肩屈伸関節機構部１２８が連結されている。肩屈伸関節機構部１２８は、先端に手開閉関節機構部を有する肘屈伸関節機構１３０に連結されている。
本体部１１２Ｒおよび１１２Ｌは、互いに同一の構造を有するので本体部１１２Ｌについて説明し、本体部１１２Ｒの説明を省略する。
本体部１１２Ｌは、所定の間隔をもって回動可能に設けられる支持軸１１２ＬＳに連結される一対のスプロケットと、その一対のスプロケット相互間に巻き掛けられるチェーンと、ギヤヘッド付駆動用モータ１３２とを含んで構成されている。
【００５１】
駆動用モータ１３２のギヤヘッドは、所定の減速比の歯車減速機構部を有している。ギヤヘッドの出力軸には、上述のチェーンと噛み合うスプロケットが連結されている。駆動用モータ１３２は、例えば、ＤＣモータ、あるいは、正転または逆転可能なリバーシブルモータであってもよい。駆動用モータ１３２は、図示が省略される電装ユニット内の制御ユニットにより駆動制御される。制御ユニットは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が駆動用モータ１３２の動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。
これにより、制御ユニットにより、作動状態とされる駆動用モータ１３２からの回動力がギヤヘッドの出力軸を介して上述のチェーンに伝達されるのでダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂが時計回り方向、あるいは、反時計回り方向に回動されることとなる。
リンク部材１１４Ｒａおよび１１４Ｒｂと、リンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂとは、互いに同一の構造を有するのでリンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂについて説明し、リンク部材１１４Ｒａおよび１１４Ｒｂについての説明を省略する。
【００５２】
リンク部材１１４Ｌａは、図１８に示されるように、ヒンジ機構１２０を介して互いに変位可能に連結される二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒを含んで構成されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒには、それぞれ、連結ピン１１８の一端が挿入される孔が形成されている。その孔の相互間隔は、図１８に示されるように、二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが共通の直線上にある場合、一定の距離Ｌとなるように設定されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける上述の孔よりも先端側には、それぞれ、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥが形成されている。従って、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、ヒンジ機構１２０が設けられる端部に向き合っている。また、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。
【００５３】
リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける下端面には、それぞれ、所定の長さを有し、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる凹凸部１１４ｆｃ、１１４ｒｃが形成されている。また、ヒンジ機構１２０によって連結されるリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける連結端は、図２１（Ａ）に示されるように、斜面部１１４ｆａおよび１１４ｒａを有している。
【００５４】
各連結ピン１１８の他端は、車輪１１６Ｌｆａおよび１１７Ｌｒａのホイールにおける支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線から半径方向に所定距離、偏心した位置に連結されている。その所定距離および各連結ピン１１８の他端の支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線に対する相対位置は、同一に設定されている。
【００５５】
ヒンジ機構１２０は、図２１（Ａ）および（Ｂ）に拡大されて示されるように、リンク部材１１４ｆの上面に固定される固定部１２０Ａと、リンク部材１１４ｒの上面に配され、リンク部材１１４ｒの連結端をリンク部材１１４ｆの連結端に対し近接または離隔可能に支持する可動部１２０Ｂと、リンク部材１１４ｒの連結端をリンク部材１１４ｆの連結端に対し近接する方向に付勢する一対のコイルスプリング１２２とを含んで構成されている。
【００５６】
固定部１２０Ａは、小ネジＢＳおよびワッシャーＷａにより、リンク部材１１４ｆの上面に固定されている。また、可動部１２０Ｂは、固定部１２０Ａに対して連結ピン１２０Ｓにより回動可能に連結されている。可動部１２０Ｂは、互いに平行に所定の間隔で形成される長孔１２０Ｂａを有している。長孔１２０Ｂａは、リンク部材１１４ｒの連結端がリンク部材１１４ｆの連結端に対し近接または離隔する方向に沿って形成されている。小ネジＢＳはワッシャーＷａを介して長孔１２０Ｂａを通じてリンク部材１１４ｒの雌ねじに捩じ込まれている。これにより、可動部１２０Ｂの長孔１２０Ｂａの周縁は、小ネジＢＳおよびリンク部材１１４ｒを上述の近接または離隔する方向に沿って案内することとなる。
各コイルスプリング１２２の一端は、可動部１２０Ｂの屈曲部１２０Ｂｂに連結され、各コイルスプリング１２２の他端は、リンク部材１１４ｒにおけるヒンジ機構１２０から先端側に離隔した位置に固定されるストッパＳＢに係止されている。
【００５７】
リンク部材１１４Ｌｂは、リンク部材１１４Ｌａと同様に、上述のヒンジ機構１２０を介して互いに変位可能に連結される二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒを含んで構成されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒには、それぞれ、連結ピン１１８の一端が挿入される孔が形成されている。その孔の相互間隔は、二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが共通の直線上にある場合、一定の距離Ｌとなるように設定されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける上述の孔よりも先端側には、それぞれ、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥが形成されている。従って、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、ヒンジ機構１２０が設けられる端部に向き合っている。また、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。
【００５８】
リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける下端面には、それぞれ、所定の長さを有し走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる凹凸部１１４ｆｃ、１１４ｒｃが形成されている。また、ヒンジ機構１２０によって連結されるリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける連結端は、斜面部１１４ｆａおよび１１４ｒａを有している。
【００５９】
各連結ピン１１８の他端は、車輪１１６Ｌｆｂおよび１１７Ｌｒｂのホイールにおける支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線から半径方向に所定距離、偏心した位置に連結されている。その所定距離および各連結ピン１１８の他端の支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線に対する相対位置は、互いに同一に設定されている。また、リンク部材１１４Ｌｂにおける各連結ピン１１８の他端の偏心量は、リンク部材１１４Ｌａにおける各連結ピン１１８の他端の偏心量と同一に設定されている。
【００６０】
なお、図１９および図２０に示されるように、リンク部材１１４Ｌｂは、車輪１１６Ｌｆｂおよび１１７Ｌｒｂを介して平行に配されるリンク部材１１４Ｌａに対し車両の進行方向に沿って後方にずれている。また、リンク部材１１４Ｌｂの位置は、リンク部材１１４Ｌａの位置に対し高く設定されている。従って、リンク部材１１４Ｌｂの各連結ピン１１８の他端の円周方向に沿った角度位置は、リンク部材１１４Ｌａの各連結ピン１１８の他端の円周方向に沿った角度位置に対し所定の角度だけずれている。
【００６１】
斯かる構成により、リンク部材１１４ａおよび１１４Ｌｂにおけるリンク部材１１４ｆの連結端は、図１８に示されるようなリンク部材１１４ｒの連結端と面一となる状態から図２２に示されるように、リンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂがそれぞれ、折れ曲がり下方に向けて凸状となるように、リンク部材１１４ｒの連結端に対し変位可能とされる。即ち、リンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂは、ヒンジ機構１２０により、リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが互いに交差し所定の角度をなすように折れ曲がるとともに、リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが伸縮することとなる。これにより、車両が、例えば、階段状の走行路を登坂する場合、リンク部材１１４Ｌａがその段差に対しより滑らかに適応できるようになるという効果を奏する。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、上述の本発明に係るリンク部材をクランクとして取り付けた車輪を備える車両の各実施例においては、クローラベルトの使用をやめて、車輪運動を利用している。そして車輪に取り付けたリンク部材は、通常の車輪推進時には往復回転運動を持続するが、地面に接地しないので車輪推進には干渉しないため滑らかな車輪走行ができる。なおリンク部材を取り付けたことによる動的なアンバランスはバランサーを取り付けることで相殺できる。また、車輪に対して、クランクシャフトを着脱可能にして、平地走行時には、クランクシャフトを非連結とし、リンク部材を連動して往復回転運動しない様にすることで動的アンバランスが生じない様にする構造の導入も有効である。そして荒れ地においては、リンク部材が大きな不整地踏破性を発揮する。たとえば、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂する場合、車両はこれらの動輪だけでは登れないが、リンク部材が階段をグリップしている間に、クランクシャフトに偏心して取り付けられた動輪が前方に運ばれるので動輪は上の段に上がる。これにより、車両が階段を歩行的に上昇する。また、悪路等の不整地の移動時に、車輪が凹部に嵌まっても、リンク部材が不整地を押し付けて車輪を凹部から引き抜き前方に置くので歩行動作を混入しながら容易に前進できる。このように本発明によれば、平地での高速走行性と不整地での対地適応移動性の両方が簡単な構造で容易に実現できる。また、本発明の一例においては、機構が単純で、クローラベルトの外れ等の問題がなく、車両全体を弾性体等で覆うことができるので車両が堅牢で耐衝撃性が高い。さらに、実用化のために著しく重要な価格の低減化も容易に図れる。その車両は、車輪型で無限回転軸のシールのみで完全防塵防水性となり、洗浄も容易であり、水中での使用も可能である。提案するクランク付車輪を備える車両は、実用上著しく有効な諸特性を発揮する。この車両をレスキューロボットに適用することにより、この研究開発によって、これまで世界的にも全く見られなかった日本独自の実用的なレスキューロボットが、実現できると考えられる。
【符号の説明】
【００６３】
１０Ｒ，１０Ｌ，６０Ｒ，６０Ｌ，６２Ｒ，６２Ｌ 車輪
１２ 本体部
１４Ｒ，１４Ｌ，５４Ｒ，５４Ｌ，６４Ｒ，６４Ｌ，６６Ｒ，６６Ｌ リンク部材
１６Ｒ，１６Ｌ 球形自在車輪
１８，８４，１３２ モータ
１９ 尾部
６１Ｒ，６１Ｌ 本体部
８４ 駆動用モータ
１２０ ヒンジ機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク付車輪を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪型およびクローラ型のレスキューロボット（以下、ロボットともいう）が、一般に、実用に供されている。このようなロボットにおいては、平坦地での滑らかな移動性能のみならず、階段における昇降や災害現場の悪路における推進が可能であるような高い踏破性、軽量性、防塵防水性、および、低価格性等が要望されている。
車輪型は、機構が単純で軽量であり防塵防水性を上げやすい。しかし、凹凸に車輪が嵌まって抜け出せなくなるというような問題がある。クローラ型は、車輪よりははるかに荒地踏破性が高いが、クローラベルトの内側に砂や小石が入ると、それが駆動プーリの間に挟み込みやすい。そのため、防塵防水性を向上するには、クローラ側面を摺動するシール材で覆うなどが必要で、エネルギ損失があり高価になるという難点がある。
【０００３】
これ以外に、車輪にクランクを取り付けて不整地踏破性を向上しようとする発明もある。例えば、特許文献１にも示されるような、階段昇降車が提案されている。この昇降車は、車体に設けられるモータ付車輪と、モータに固定されるプレートと、車輪の接続軸に接続される回転体と、プレートの上端接続端に取り付けられる振り子とを含んで構成されている。プレートの下端接続端には、車体が取り付けられている。このような構成において、回転体の端部が階段に固定される場合、モータが作動状態とされるとき、プレートおよび振り子が合体した状態で一体となって回転することにより、車輪が地面から浮き上がった後、車輪が上段に乗り移ることとなる。
また、例えば、特許文献２にも示されるように、階段昇降装置において、電動機が作動状態とされる場合、車輪が一方のクランクを介して上昇および下降運動され、昇降脚が他方のクランクを介して上昇および下降運動せしめられる構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３２９０８号公報
【特許文献２】米国特許第６３９７９６０号公報明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような階段昇降車および階段昇降装置の構成においては、例えば、上述のようなロボットに対し適用された場合、凹凸のある悪路において走行するとき、車輪が悪路における凹部に落ち込まないような構成、あるいは、凹部に落ち込んだ車輪が凹部から抜け出す手段を備えていない。そのため、これらの装置では悪路を踏破できない。
本発明は、新たな構成のクランク付車輪を導入することによって、車輪の様な堅牢で防塵防水性と、クローラの様な対地適応性を有する、クランク付車輪を備える車両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】
上述の目的を達成するために、本発明に係るクランク付車輪を備える車両は、進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部のうち、第１の端部に有する本体部と、本体部に配され一対の車輪を駆動する駆動手段と、伸縮可能なリンク部材の一方の端部に設けられたフックの根元が第１の端部における一対の車輪の側部に連結ピンを介して回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、他方の端部が本体部の側部に対向し、第２の端部に回動自在に連結される複数のリンク部材と、を備え、一対の車輪が回動される場合、複数のリンク部材の一方の端部に設けられたフックの先端が車輪の回動に追従して進行方向と上下方向に往復回転運動され、複数のリンク部材が停止せしめられる場合、一対の車輪が連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るクランク付車輪を備える車両によれば、一対の車輪が回動される場合、複数のリンク部材の一方の端部が車輪の回動に追従して進行方向および前後方向に往復回転運動され、複数のリンク部材が停止せしめられる場合、一対の車輪が連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動するので例えば、リンク部材が悪路における凹部を跨ぐように配置された場合、一対の車輪が連結ピンを中心として回動しながら移動できる。従って、ロボットに適用し得るように、悪路においても容易に踏破できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第１実施例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示される車両の構成を示す構成図である。
【図３】図１に示される車両の動作説明に供される斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、図１に示される車両の動作説明に供される図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、図１に示される車両の動作説明に供される図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、図１に示される車両の動作説明に供される図である。
【図７】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第２実施例を概略的に示す斜視図である。
【図８】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第３実施例を概略的に示す斜視図である。
【図９】図８に示される例における本体部の内部の構成を示す構成図である。
【図１０】図８に示される例において、リンク部材を取り外した状態を示す斜視図である。
【図１１】図８に示される例において、リンク部材を取り外した状態で、電装品ユニットの内部を示す図である。
【図１２】図８に示される例における動作説明に供される斜視図である。
【図１３】図８に示される例における動作説明に供される斜視図である。
【図１４】（ａ）乃至（ｆ）は、図８に示される例における動作説明に供される図である。
【図１５】（ｇ）乃至（ｋ）は、図８に示される例における動作説明に供される図である。
【図１６】（ｌ）乃至（ｐ）は、図８に示される例における動作説明に供される図である。
【図１７】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第４実施例の構成を概略的に示す構成図である。
【図１８】本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第５実施例の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１９】図１６に示される例における平面図である。
【図２０】図１６に示される例における側面図である。
【図２１】（Ａ）は、図１６に示される例におけるリンク部材を部分的に拡大して示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ部を拡大して示す拡大図である。
【図２２】図１６に示される例における動作説明に供される図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第１実施例の外観を示す。
【００１０】
図１において、車両は、後述する制御ユニットを内蔵する本体部１２と、本体部１２の一方の端部に相対向する一対の車輪１０Ｒおよび１０Ｌと、本体部１２における車輪１０Ｒおよび１０Ｌ相互間に配され車両の周囲環境を撮影する監視カメラ部３２Ｃを支持するカメラ用アーム部３２と、本体部１２におけるカメラ用アーム３２に向き合うように本体部１２の他方の端部に配される移動補助アームとしての尾部１９と、本体部１２の両側部と一対の車輪１０Ｒおよび１０Ｌの側面とに対向するように配されるリンク部材１４Ｌおよび１４Ｒを主な要素として構成される。
【００１１】
車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、それぞれ、図２に示されるように、後述する本体部１２に設けられる駆動用モータユニット１５内の各ギヤヘッド２０の出力軸に連結されている。これにより、車輪１０Ｒおよび１０Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。また、車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、本体部１２の長手方向に延びる一方の端部に直交する回転中心軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
【００１２】
本体部１２は、図２に示されるように、複数のギヤヘッド２０およびモータ１８を内蔵する駆動用モータユニット１５と、監視カメラ部３２Ｃからの撮像データに基づいてモータ１８の動作制御を行う制御ユニット２６と、制御ユニット２６および駆動用モータユニット１５等に電力を供給するバッテリー２８とを備えている。
各ギヤヘッド２０は、モータ１８からの出力を所定の減速比で減速させ出力する減速機構を備えている。駆動用モータユニット１５における各モータ１８と制御ユニット２６とは、それぞれ、ケーブル２４Ｒおよび２４Ｌにより接続されている。
【００１３】
制御ユニット２６は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、上述の撮像データ、および、中央演算処理装置（ＣＰＵ）がモータ１８の動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。バッテリー２８と制御ユニット２６とは、ケーブル３０により接続されている。
【００１４】
車輪１０Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、伸縮可能なリンク部材１４Ｒの一端が連結されている。リンク部材１４Ｒの他端は、球形自在車輪１６Ｒが設けられる支持軸２０の一端に回動可能に連結されている。支持軸２０は、本体部１２の長手方向に延びる他方の端部を各モータ１８の配列方向に沿って貫通している。
【００１５】
リンク部材１４Ｒは、車輪１０Ｒに連結される前方リンク部材１４ａと、支持軸２０に連結される後方リンク部材１４ｂとを主な要素として構成されている。前方リンク部材１４ａは、鉤状の係合部１４Ｔを先端部に有している。前方リンク部材１４ａにおける係合部１４Ｔよりも後方側には、連結ピン２２Ｒの一端が嵌合される孔が形成されている。前方リンク部材１４ａにおける後方端部における下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部１４ｃが形成されている。
後方リンク部材１４ｂの一端は、前方リンク部材１４ａにおける後方端部の開口を通じて前方リンク部材１４ａ内に移動可能に挿入されている。これにより、前方リンク部材１４ａおよび後方リンク部材１４ｂは、互いに近接または離隔可能とされるのでリンク部材１４Ｒの全長が伸縮することとなる。
連結ピン２２Ｒは、図１および図２に示されるように、車輪１０Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、偏心した位置でホイールを貫通している。
車輪１０Ｌにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、伸縮可能なリンク部材１４Ｌの一端が連結されている。リンク部材１４Ｌの他端は、球形自在車輪１６Ｌが設けられる支持軸２０の他端に回動可能に連結されている。
リンク部材１４Ｌの構造は、リンク部材１４Ｒの構造と同一とされるのでその重複説明を省略する。
これにより、車輪１０Ｒと前方リンク部材１４ａとが連結ピン２２Ｒにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。また、車輪１０Ｌと前方リンク部材１４ａとが連結ピン２２Ｒにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。
【００１６】
従って、図３に示されるように、車両が矢印Ｍの示す方向に前進する場合、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが反時計回り方向に回転され、前方リンク部材１４ａの係合部１４Ｔが車輪１０Ｒおよび１０Ｌの外周部よりも前方に突出するとき、前方リンク部材１４ａは、車輪１０Ｒおよび１０Ｌの回転に追従して後方リンク部材１４ｂに対し離隔するのでリンク部材１４Ｒおよび１４Ｌは、伸長状態となる。一方、図１に示されるように、車両が矢印Ｍの示す方向に前進する場合、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが反時計回り方向に回転され、前方リンク部材１４ａの係合部１４Ｔが車輪１０Ｒおよび１０Ｌの側方にあるとき、前方リンク部材１４ａは、車輪１０Ｒおよび１０Ｌの回転に追従して後方リンク部材１４ｂに対し近接するのでリンク部材１４Ｒおよび１４Ｌは、縮小状態となる。
尾部１９は、例えば、国際公開第ＷＯ／２００９／１１０５９２号公報にも示されるような、弾性部材で作られ、本体部１２の長手方向に延びる他方の端部に弾性を有して回動可能に支持されている。
【００１７】
斯かる構成において、平坦地であれば、このリンク部材は往復回転運動を続けるが、地面には車輪のみが接地するので、車輪による滑らかな走行運動が持続される。
そして、荒れ地においては、このリンク部材のクランク運動が不整地走破性を向上する。つまり、図４（ａ）に示されるように、車両が、例えば、障害物ＢＲ１と障害物ＢＲ２との間に窪みＲｅが形成されている悪路ＢＲを走行する場合、車両の車輪１０Ｒおよび１０Ｌが窪みＲｅの縁を乗り越えたとき、図４（ｂ）に示されるように、前方リンク部材１４ａの係合部１４Ｔが障害物ＢＲ１に到達する。その際、前方リンク部材１４ａの凹凸部１４ｃが障害物ＢＲ２に当接し、尾部１９が路面を押圧する。これにより、車両の車輪１０Ｒおよび１０Ｌが窪みＲｅ内に完全に落ち込む虞がない。続いて、図４（ｃ）および（ｄ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌがそれぞれ、連結ピン２２Ｒおよび２２Ｌの回りをさらに回転されるとき、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが縮小状態に移行するので車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、その側方に係合部１４Ｔがある位置まで本体部１２を伴って移動し障害物ＢＲ１に到達する。そして、車輪１０Ｒおよび１０Ｌがさらに回転中心軸線回りに回転される場合、図４（ｅ）および（ｆ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが障害物ＢＲ１を乗り上がり、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌがさらに縮小状態に移行するので係合部１４Ｔが障害物ＢＲ１に対し離隔される。車輪１０Ｒおよび１０Ｌが障害物ＢＲ１を通過した後、球形自在車輪１６Ｒおよび１６Ｌも、尾部１９により窪みＲｅ内に完全に落ち込む虞がない。
また、上述の車両は、図５（ａ）に示されるように、例えば、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂することも可能とされる。なお、階段における各段の段差（けあげ）は、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが走行する路面から係合部１４Ｔまでの最大高さよりも低いものとされる。
【００１８】
先ず、図５（ａ）に示されるように、車両が段差に向かって路面ＳＴ１を走行し、係合部１４Ｔが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に係合したとき、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが伸長状態とされる。次に、図５（ｂ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが反時計回り方向に、連結ピン２２Ｒおよび２２Ｌの回りに回転されるとき、車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、本体部１２を伴って路面ＳＴ１から回転しながら本体部１２を伴って浮き上がり、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示されるように、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが縮小状態となるように第１の踏み面ＳＴ２に向かって移動する。続いて、図５（ｅ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、回転しながら第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接した場合、さらに車輪１０Ｒおよび１０Ｌがタイヤと段鼻との間の摩擦力に抗して回転中心軸線回りに回転するとき、図５（ｆ）に示されるように、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌの係合部１４Ｔが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻から離隔されるとともに、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、本体部１２を伴って第１の踏み面ＳＴ２に乗り上がることとなる。
【００１９】
そして、図６（ａ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、第１の踏み面ＳＴ２において回転され、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが伸長状態とされるとき、係合部１４Ｔが第２の踏み面ＳＴ３の段鼻に係合される。その際、凹凸部１４ｃが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接されるので車両全体の下方への移動が抑制される。
【００２０】
車両が第１の踏み面ＳＴ２から第２の踏み面ＳＴ３に移動する場合、図６（ｂ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが連結ピン２２Ｒおよび２２Ｌの回りに反時計回り方向に、回転されるとき、車輪１０Ｒおよび１０Ｌは、第１の踏み面ＳＴ２から回転しながら本体部１２を伴って浮き上がり、図６（ｃ）に示されるように、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌが縮小状態となるように第２の踏み面ＳＴ３に向かって移動する。続いて、図６（ｄ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、回転中心軸線の回りに回転しながら第２の踏み面ＳＴ３の段鼻に当接した場合、リンク部材１４Ｒおよび１４Ｌの係合部１４Ｔが第２の踏み面ＳＴ３の段鼻から離隔され、さらに車輪１０Ｒおよび１０Ｌがタイヤと段鼻との間の摩擦力に抗して回転中心軸線の回りに回転するとき、図６（ｅ）および図６（ｆ）に示されるように、車輪１０Ｒおよび１０Ｌが、第２の踏み面ＳＴ３に乗り上がることとなる。
従って、車両は、上述の動作を繰り返すことにより、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂できることとなる。
【００２１】
さらに、上述の例においては、従来のクローラを用いた不整地踏破機構と比較して、はるかに簡潔な駆動系構成であるので軽量に出来て搬送性に優れる。例えば、上述の車両の本体部１２に、フック付キャリアベルトの各フックが係合される留め具を設けることにより、レスキュー隊員が、フック付キャリアベルトを用いて背中に担いで搬送もできる。
なお、上述の例においては、球形自在車輪１６Ｒおよび１６Ｌが備えられているが、
必ずしもこのようにされる必要がなく、例えば、球形自在車輪１６Ｒおよび１６Ｌを備えることなく、後方リンク部材１４ｂの端部が路面に直接摺動される構成であってもよい。また、後方リンク部材１４ｂの端部が本体部に対し摺動可能なスライド機構を介して連結されてもよい。さらに、後方リンク部材１４ｂの端部がリンク部材を介して本体部に対して揺動可能に連結されてもよい。
図７は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第２実施例の外観を示す。
図１に示される例では、車両が２輪車とされたが、その代わりに、図７においては、車両が４輪車とされる。なお、図７において、図１において同一の構成要素について同一の符号を付して示しその重複説明を省略する。
【００２２】
図７において、車両は、制御ユニットを内蔵する本体部５２と、本体部５２の双方の端部にそれぞれ、相対向する一対の車輪４０Ｒおよび４０Ｌと、相対向する一対の車輪４４Ｒおよび４４Ｌと、本体部５２における車輪４０Ｒおよび４０Ｌ相互間に配され車両の周囲環境を撮影する監視カメラ部３２Ｃを支持するカメラ用アーム部３２と、本体部５２におけるカメラ用アーム３２に向き合うように本体部５２の他方の端部に配される移動補助アームとしての尾部１９と、本体部５２の両側部と一対の車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、４４Ｒおよび４４Ｌの側面とに対向するように配されるリンク部材５４Ｌおよび５４Ｒとを主な要素として構成される。
【００２３】
車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌは、それぞれ、図示が省略されるが、後述する本体部５２に設けられる駆動用モータユニット内の各ギヤヘッドの出力軸に連結されている。これにより、車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。また、車輪４０Ｒおよび４０Ｌ、車輪４４Ｒおよび４４Ｌは、本体部５２の長手方向に延びる端部に直交する回転中心軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
本体部５２は、図示が省略されるが、複数のギヤヘッドおよびモータを内蔵する駆動用モータユニットと、監視カメラ部３２Ｃからの撮像データに基づいてモータの動作制御を行う制御ユニットと、制御ユニットおよび駆動用モータユニット等に電力を供給するバッテリーとを備えている。
【００２４】
制御ユニットは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、上述の撮像データ、および、中央演算処理装置（ＣＰＵ）がモータの動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。バッテリーと制御ユニットとは、ケーブルにより接続されている。
【００２５】
車輪４０Ｒおよび車輪４４Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、リンク部材５４Ｒの一端および他端が連結されている。リンク部材５４Ｒの一端は、車輪４０Ｒに回動可能に連結され、リンク部材５４Ｒの他端は、車輪４４Ｒに回動可能に連結されている。
リンク部材５４Ｒは、鉤状の係合部５４Ｔを先端部に有している。リンク部材５４Ｒの係合部５４Ｔよりも後方側には、連結ピン４２の一端が嵌合される孔が形成されている。リンク部材５４Ｒの後端部にも、連結ピン４２の一端が嵌合される孔が形成されている。
【００２６】
リンク部材５４Ｒにおける連結ピン４２相互間の中間部における下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部５４ｃが形成されている。連結ピン４２は、車輪４０Ｒ、車輪４４Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、偏心した位置でホイールを貫通している。
リンク部材５４Ｌの構造は、リンク部材５４Ｒの構造と同一とされるのでその重複説明を省略する。
これにより、車輪４０Ｒおよび４４Ｒとリンク部材５４Ｒとが連結ピン４２により連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。また、車輪４０Ｌおよび４４Ｌとリンク部材５４Ｌとが連結ピン４２により連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。
図８は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第３実施例の外観を概略的に示す。
【００２７】
図８において、車両は、後述する制御ユニット等を内蔵する電装品ユニット８２が付設された本体部６１Ｒおよび６１Ｌと、本体部６１Ｒの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対の車輪６０Ｒおよび６２Ｒと、本体部６１Ｌの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対の車輪６０Ｌおよび６２Ｌと、本体部６１Ｒの中央部と本体部６１Ｌの中央部とを連結する連結部６３に揺動可能に設けられ、車両の周囲環境を撮影する監視カメラ部３３Ｃを支持するカメラ用スイングアーム部３３と、本体部６１Ｒの電装品ユニット８２と一対の車輪６０Ｒおよび６２Ｒの側面とに向き合うように配されるリンク部材６４Ｒおよび６６Ｒと、本体部６１Ｌの電装品ユニット８２と一対の車輪６０Ｌおよび６２Ｌの側面とに向き合うように配されるリンク部材６４Ｌおよび６６Ｌと、を主な要素として構成される。
【００２８】
車輪６０Ｒおよび６２Ｒ、車輪６０Ｌおよび６２Ｌは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪６０Ｒおよび６２Ｒは、それぞれ、後述する本体部６１Ｒに回動可能に設けられるスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒに連結されている。また、車輪６０Ｌおよび６２Ｌは、それぞれ、後述する本体部６１Ｌに回動可能に設けられるスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒに連結されている。これにより、車輪６０Ｒおよび車輪６０Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。また、車輪６２Ｒおよび６２Ｌの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。車輪６０Ｒおよび６２Ｒは、本体部６１Ｒにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。車輪６０Ｌおよび６２Ｌは、本体部６１Ｌにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
本体部６１Ｒおよび６１Ｌは、互いに同一の構造を有するので本体部６１Ｌについて説明し、本体部６１Ｒの説明を省略する。
【００２９】
本体部６１Ｌは、図９に示されるように、所定の間隔をもって回動可能に設けられる一対のスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒと、一対のスプロケット８０Ｆおよび８０Ｒ相互間に巻き掛けられるチェーン７４と、チェーン７４に掛けられるスプロケット（不図示）の回転軸と同心の軸上に配される減速用プーリ７２と、減速用プーリ７２と所定の相互間隔をもって配されるピニオンプーリ７８と、電装品ユニット８２内に配される駆動用モータ８４（図１０および図１１参照）とを含んで構成されている。
ピニオンプーリ７８は、駆動用モータ８４の出力軸に連結されている。また、タイミングベルト７６が、ピニオンプーリ７８と減速用プーリ７２との相互間に巻き掛けられている。駆動用モータ８４は、例えば、ＤＣモータ、あるいは、正転または逆転可能なリバーシブルモータであってもよい。
また、電装品ユニット８２内には、図１１に示されるように、監視カメラ部３３Ｃからの撮像データに基づいて駆動モータ８４の動作制御を行う制御ユニット９２と、制御ユニット９２および駆動用モータ８４等に電力を供給するバッテリー９０とが備えられている。
【００３０】
制御ユニット９２は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、上述の撮像データ、および、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が駆動用モータ８４の動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。バッテリー９０と制御ユニット９２とは、ケーブル８８により接続されている。制御ユニット９２と駆動用モータ８４との間は、ケーブル８６によって接続されている。
【００３１】
斯かる構成により、制御ユニット９２により駆動用モータ８４が作動状態とされる場合、例えば、図９において、矢印の示す反時計回り方向に回転されるピニオンプーリ７８の回動力は、その回転数が、減速用プーリ７２により減速された後、スプロケットを介してチェーン７４に伝達される。これにより、チェーン７４が矢印の示す方向に移動するので車両は、図８において、矢印Ｍの示す方向に進行することとなる。
【００３２】
車輪６０Ｌにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、図１０に示されるように、連結アーム６０ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６０ＡＬの一端は、車輪６０Ｌの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６０ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｌに連結される連結ピン６０ａｐが設けられている。また、車輪６２Ｌにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、図１０に示されるように、連結アーム６２ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６２ＡＬの一端は、車輪６２Ｌの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６２ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｌに連結される連結ピン６２ａｐが設けられている。図１０および図１１において、連結アーム６０ＡＬおよび６２ＡＬは、互いに略平行となるように車輪６０Ｌおよび６２Ｌに取り付けられている。
【００３３】
一方、図８に示されるように、車輪６０Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、連結アーム６０ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６０ＡＬの一端は、車輪６０Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６０ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｒに連結される連結ピンが設けられている。また、車輪６２Ｒにおいて、タイヤのトレッド部に直交する外側サイドウォール部に連なるホイールには、連結アーム６２ＡＬの一端が連結されている。連結アーム６２ＡＬの一端は、車輪６２Ｒの回転中心軸線に対し所定距離、半径方向に偏心した位置に連結されている。連結アーム６２ＡＬの他端には、後述するリンク部材６４Ｒに連結される連結ピンが設けられている。連結アーム６０ＡＬおよび６２ＡＬは、互いに略平行となるように車輪６０Ｒおよび６２Ｒに取り付けられている。
リンク部材６４Ｌおよび６４Ｒは、互いに同一の構造を有するのでリンク部材６４Ｌについて説明し、リンク部材６４Ｒについての説明を省略する。
【００３４】
リンク部材６４Ｌは、図８に示されるように、上述の連結アーム６０ＡＬの連結ピン６０ａｐ、連結アーム６２ＡＬの連結ピン６２ａｐが挿入される孔（不図示）を所定の間隔をもって両端に有している連結部と、この連結部の両端にそれぞれ、形成される鉤状の係合部６４ＦＥおよび６４ＲＥとを含んで構成されている。連結部の下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部６４Ｃが形成されている。
【００３５】
係合部６４ＦＥおよび６４ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。また、リンク部材６４Ｌには、連結される連結アーム６０ＡＬに対向して連結アーム６８ＡＦの一端がリンク部材６４Ｌに回動可能に連結されている。連結アーム６８ＡＦの他端は、リンク部材６６Ｌに連結ピン７０を介して回動可能に連結されている。
さらに、リンク部材６４Ｌには、連結される連結アーム６２ＡＬに対向して連結アーム６８ＡＲの一端がリンク部材６４Ｌに回動可能に連結されている。連結アーム６８ＡＲの他端は、リンク部材６６Ｌに連結ピン７０を介して回動可能に連結されている。
【００３６】
リンク部材６６Ｌは、図８に示されるように、上述の連結ピン７０が挿入される孔（不図示）を所定の間隔をもって両端に有している連結部と、この連結部の両端にそれぞれ、形成される鉤状の係合部６６ＦＥおよび６６ＲＥとを含んで構成されている。連結部の下端面には、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる所定の長さを有する凹凸部６６Ｃが形成されている。係合部６６ＦＥおよび６６ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。従って、リンク部材６６Ｌは、本体部６１Ｌ側に近い内側に配されるリンク部材６４Ｌに連動して回動せしめられる。
【００３７】
これにより、車輪６０Ｒおよび６２Ｒとリンク部材６４Ｒとが連結ピン６０ａｐ，６２ａｐにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。また、車輪６０Ｌおよび６２Ｌとリンク部材６４Ｌとが連結ピン６０ａｐ，６２ａｐにより連結され、所謂、クランクが形成されることとなる。さらに加えて、車輪６０Ｒおよび６２Ｒに連動するリンク部材６６Ｒによるクランク、および、車輪６０Ｌおよび６２Ｌに連動するリンク部材６６Ｌによるクランクが形成される。
【００３８】
斯かる構成において、図８に示される状態で、駆動用モータ８４が作動状態とされる場合、車輪６０Ｒ，６０Ｌ、６２Ｒ、６２Ｌが、例えば、図１２における矢印で示される方向、即ち、時計回り方向に回転されるとき、車両が、矢印Ｍの示す方向に進行し、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＲＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＲＥが，それぞれ、車輪６２Ｌおよび車輪６２Ｒの外周部よりも進行方向に突出し、一方、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＦＥが車輪６０Ｌおよび車輪６０Ｒの外周部よりも進行方向とは逆方向に向けて突出することとなる。
【００３９】
さらに、車輪６０Ｒ，６０Ｌ、６２Ｒ、６２Ｌが、同一方向に回転され、車両が、矢印Ｍの示す方向に進行した場合、図１３に示されるように、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＲＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＲＥが，それぞれ、車輪６２Ｌおよび車輪６２Ｒの外周部よりも進行方向に突出し、一方、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＦＥが車輪６０Ｌおよび車輪６０Ｒの外周部よりも進行方向とは逆方向に向けて突出することとなる。
従って、車輪６０Ｒ，６０Ｌ、６２Ｒ、６２Ｌが、例えば、図１２における矢印で示される方向とは逆方向、即ち、反時計回り方向に回転される場合、車両が、矢印Ｍの示す方向とは逆方向に進行することとなる。
上述の車両は、図１４（ａ）に示されるように、例えば、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂することも可能とされる。なお、階段における各段の段差（けあげ）は、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、６２Ｒおよび６２Ｌが走行する路面から係合部６６ＦＥまでの最大高さよりも低いものとされる。
【００４０】
先ず、図１４（ａ）に示されるように、車両が段差に向かって路面ＳＴ１を走行し、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に係合したとき、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＦＥが車輪６０Ｒおよび６０Ｌよりも前方に突出し、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＦＥが車輪６２Ｒおよび６２Ｌよりも後方に突出することとなる。
【００４１】
次に、図１４（ｂ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、車輪６２Ｒおよび６２Ｌが連結ピン７０の回りに反時計回り方向に、回転されるとき、車輪６０Ｒおよび６０Ｌは、路面ＳＴ１から回転しながら本体部６１Ｒおよび６１Ｌを伴って浮き上がり、図１４（ｃ）および図１４（ｄ）に示されるように、第１の踏み面ＳＴ２に向かって移動する。また、リンク部材６４Ｌおよびリンク部材６４Ｒは、連結ピン６０ａｐおよび６２ａｐの回転に伴って移動せしめられる。
【００４２】
続いて、図１４（ｅ）および（ｆ）に示されるように、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に係合したとき、リンク部材６４Ｌの係合部６４ＦＥおよびリンク部材６４Ｒの係合部６４ＦＥが車輪６０Ｒおよび６０Ｌよりも前方に突出し、リンク部材６６Ｌの係合部６６ＦＥおよびリンク部材６６Ｒの係合部６６ＦＥが車輪６２Ｒおよび６２Ｌよりも後方に突出することとなる。
【００４３】
続いて、図１５（ｇ）および（ｈ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、車輪６２Ｒおよび６２Ｌが連結ピン６０ａｐおよび６２ａｐの回りに反時計回り方向に、回転されるとき、車輪６０Ｒおよび６０Ｌは浮き上がり状態を保ち、車輪６２Ｒおよび６２Ｌは、路面ＳＴ１から回転しながら本体部６１Ｒおよび６１Ｌを伴って浮き上がり、第１の踏み面ＳＴ２に向かって移動する。
【００４４】
続いて、図１５（ｉ）および（ｊ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌが、回転しながら第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接した場合、さらに車輪６０Ｒおよび６０Ｌがタイヤと段鼻との間の摩擦力に抗して回転するとき、図１５（ｋ）および図１６（ｌ）に示されるように、係合部６６ＦＥおよび６４ＦＥが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻から離隔されるとともに、車輪６０Ｒおよび６０Ｌが、第１の踏み面ＳＴ２に乗り上がることとなる。
そして、図１６（ｍ）および（ｎ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌが、第１の踏み面ＳＴ２において回転中心軸線回りに回転される。その際、凹凸部６４ｃが第１の踏み面ＳＴ２の段鼻に当接されるので車両全体の下方への移動が抑制される。
【００４５】
車両が、路面ＳＴ１から第１の踏み面ＳＴ２に完全に移動する場合、図１６（ｏ）に示されるように、車輪６０Ｒおよび６０Ｌ、車輪６２Ｒおよび６２Ｌが、連結ピン６０ａｐおよび６２ａｐの回りにリンク部材６６Ｌを伴って反時計回り方向に、回転されるとき、図１６（ｐ）に示されるように、車輪６２Ｒおよび６６２Ｌは、路面ＳＴ１から回転しながら本体部６１Ｒおよび６１Ｌを伴って浮き上がる。従って、車両は、上述の動作を繰り返すことにより、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂できることとなる。
【００４６】
図１７は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第４実施例の外観を概略的に示す。 図８に示される例においては、監視カメラ部３３Ｃを支持するカメラ用アーム部３３を備えるものとされるが、図１７に示される例においては、さらに加えて、車両が、本体部の上部に基台１０６を備えるものとされる。基台１０６は、Ｚ軸線回りに旋回可能な肩旋回関節機構部１０８を有している。肩旋回関節機構部１０８には、肩屈伸関節機構部１０４が連結されている。肩屈伸関節機構部１０４は、先端に手開閉関節機構部１００を有する肘屈伸関節機構１０２に連結されている。
【００４７】
図１８は、本発明に係るクランク付車輪を備える車両の第５実施例の外観を概略的に示す。
図１８において、車両は、制御ユニット等を内蔵する電装品ユニット（不図示）が付設された本体部１１２Ｒおよび１１２Ｌと、本体部１１２Ｒの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対のダブルの車輪１１６Ｒｆａ，１１６Ｒｆｂおよび１１７Ｒｒａ，１１７Ｒｒｂと、本体部１１２Ｌの双方の端部にそれぞれ、設けられる一対のダブルの車輪１１６Ｌｆａ，１１６Ｌｆｂおよび１１７Ｌｒａ，１１７Ｌｒｂと、本体部１１２Ｒの中央部と本体部１１２Ｌの中央部とを連結する連結基板部１２４と、本体部１１２Ｒの外側における車輪１１６Ｒｆａおよび車輪１１７Ｒｒａの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｒａと、本体部１１２Ｒの内側における車輪１１６Ｒｆｂおよび車輪１１７Ｒｒｂの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｒｂと、本体部１１２Ｌの外側における車輪１１６Ｌｆａおよび車輪１１７Ｌｒａの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｌａと、本体部１１２Ｌの内側における車輪１１６Ｌｆｂおよび車輪１１７Ｌｒｂの側面と向き合うように配されるリンク部材１１４Ｌｂと、を主な要素として構成される。
【００４８】
ダブルの車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂ、１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂ、１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂは、それぞれ、後述する本体部１１２Ｒに回動可能に設けられる支持軸１１２ＲＳに支持されるとともに、支持軸１１２ＲＳに設けられるスプロケット（不図示）に連結されている。これにより、ダブルの車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。ダブルの１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。
【００４９】
また、ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂは、それぞれ、例えば、タイヤと、タイヤを支持するホイールとからなる。ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂは、それぞれ、後述する本体部１１２Ｌに回動可能に設けられる支持軸１１２ＬＳに支持され、支持軸１１２ＬＳに設けられるスプロケット（不図示）に連結されている。これにより、ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。ダブルの１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂの回転中心軸線は、互いに共通の直線上にある。
従って、ダブルの車輪１１６Ｒｆａおよび１１６Ｒｆｂ、１１７Ｒｒａおよび１１７Ｒｒｂは、本体部１１２Ｒにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
また、ダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂは、本体部１１２Ｌにおける双方の端部に車両の進行方向に対し直交する回転軸線の回りに回動可能に支持されることとなる。
【００５０】
連結基板部１２４の上面には、基台１２６が設けられている。基台１２６は、図１８において、Ｚ軸線回りに旋回可能な肩旋回関節機構部を有している。肩旋回関節機構部には、肩屈伸関節機構部１２８が連結されている。肩屈伸関節機構部１２８は、先端に手開閉関節機構部を有する肘屈伸関節機構１３０に連結されている。
本体部１１２Ｒおよび１１２Ｌは、互いに同一の構造を有するので本体部１１２Ｌについて説明し、本体部１１２Ｒの説明を省略する。
本体部１１２Ｌは、所定の間隔をもって回動可能に設けられる支持軸１１２ＬＳに連結される一対のスプロケットと、その一対のスプロケット相互間に巻き掛けられるチェーンと、ギヤヘッド付駆動用モータ１３２とを含んで構成されている。
【００５１】
駆動用モータ１３２のギヤヘッドは、所定の減速比の歯車減速機構部を有している。ギヤヘッドの出力軸には、上述のチェーンと噛み合うスプロケットが連結されている。駆動用モータ１３２は、例えば、ＤＣモータ、あるいは、正転または逆転可能なリバーシブルモータであってもよい。駆動用モータ１３２は、図示が省略される電装ユニット内の制御ユニットにより駆動制御される。制御ユニットは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が駆動用モータ１３２の動作制御に必要とされる各データを格納するとともに、記憶された各データを供給する記憶部とを含んで構成される。
これにより、制御ユニットにより、作動状態とされる駆動用モータ１３２からの回動力がギヤヘッドの出力軸を介して上述のチェーンに伝達されるのでダブルの車輪１１６Ｌｆａおよび１１６Ｌｆｂ、１１７Ｌｒａおよび１１７Ｌｒｂが時計回り方向、あるいは、反時計回り方向に回動されることとなる。
リンク部材１１４Ｒａおよび１１４Ｒｂと、リンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂとは、互いに同一の構造を有するのでリンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂについて説明し、リンク部材１１４Ｒａおよび１１４Ｒｂについての説明を省略する。
【００５２】
リンク部材１１４Ｌａは、図１８に示されるように、ヒンジ機構１２０を介して互いに変位可能に連結される二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒを含んで構成されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒには、それぞれ、連結ピン１１８の一端が挿入される孔が形成されている。その孔の相互間隔は、図１８に示されるように、二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが共通の直線上にある場合、一定の距離Ｌとなるように設定されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける上述の孔よりも先端側には、それぞれ、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥが形成されている。従って、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、ヒンジ機構１２０が設けられる端部に向き合っている。また、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。
【００５３】
リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける下端面には、それぞれ、所定の長さを有し、走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる凹凸部１１４ｆｃ、１１４ｒｃが形成されている。また、ヒンジ機構１２０によって連結されるリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける連結端は、図２１（Ａ）に示されるように、斜面部１１４ｆａおよび１１４ｒａを有している。
【００５４】
各連結ピン１１８の他端は、車輪１１６Ｌｆａおよび１１７Ｌｒａのホイールにおける支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線から半径方向に所定距離、偏心した位置に連結されている。その所定距離および各連結ピン１１８の他端の支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線に対する相対位置は、同一に設定されている。
【００５５】
ヒンジ機構１２０は、図２１（Ａ）および（Ｂ）に拡大されて示されるように、リンク部材１１４ｆの上面に固定される固定部１２０Ａと、リンク部材１１４ｒの上面に配され、リンク部材１１４ｒの連結端をリンク部材１１４ｆの連結端に対し近接または離隔可能に支持する可動部１２０Ｂと、リンク部材１１４ｒの連結端をリンク部材１１４ｆの連結端に対し近接する方向に付勢する一対のコイルスプリング１２２とを含んで構成されている。
【００５６】
固定部１２０Ａは、小ネジＢＳおよびワッシャーＷａにより、リンク部材１１４ｆの上面に固定されている。また、可動部１２０Ｂは、固定部１２０Ａに対して連結ピン１２０Ｓにより回動可能に連結されている。可動部１２０Ｂは、互いに平行に所定の間隔で形成される長孔１２０Ｂａを有している。長孔１２０Ｂａは、リンク部材１１４ｒの連結端がリンク部材１１４ｆの連結端に対し近接または離隔する方向に沿って形成されている。小ネジＢＳはワッシャーＷａを介して長孔１２０Ｂａを通じてリンク部材１１４ｒの雌ねじに捩じ込まれている。これにより、可動部１２０Ｂの長孔１２０Ｂａの周縁は、小ネジＢＳおよびリンク部材１１４ｒを上述の近接または離隔する方向に沿って案内することとなる。
各コイルスプリング１２２の一端は、可動部１２０Ｂの屈曲部１２０Ｂｂに連結され、各コイルスプリング１２２の他端は、リンク部材１１４ｒにおけるヒンジ機構１２０から先端側に離隔した位置に固定されるストッパＳＢに係止されている。
【００５７】
リンク部材１１４Ｌｂは、リンク部材１１４Ｌａと同様に、上述のヒンジ機構１２０を介して互いに変位可能に連結される二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒを含んで構成されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒには、それぞれ、連結ピン１１８の一端が挿入される孔が形成されている。その孔の相互間隔は、二つのリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが共通の直線上にある場合、一定の距離Ｌとなるように設定されている。リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける上述の孔よりも先端側には、それぞれ、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥが形成されている。従って、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、ヒンジ機構１２０が設けられる端部に向き合っている。また、鉤状の係合部１１４ＦＥおよび１１４ＲＥは、その鉤部が互いに逆方向向きとなるように形成されている。
【００５８】
リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける下端面には、それぞれ、所定の長さを有し走行中、階段の端部または障害物相互間の摩擦力を増大させる凹凸部１１４ｆｃ、１１４ｒｃが形成されている。また、ヒンジ機構１２０によって連結されるリンク部材１１４ｆおよび１１４ｒにおける連結端は、斜面部１１４ｆａおよび１１４ｒａを有している。
【００５９】
各連結ピン１１８の他端は、車輪１１６Ｌｆｂおよび１１７Ｌｒｂのホイールにおける支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線から半径方向に所定距離、偏心した位置に連結されている。その所定距離および各連結ピン１１８の他端の支持軸１１２ＬＳの回転中心軸線に対する相対位置は、互いに同一に設定されている。また、リンク部材１１４Ｌｂにおける各連結ピン１１８の他端の偏心量は、リンク部材１１４Ｌａにおける各連結ピン１１８の他端の偏心量と同一に設定されている。
【００６０】
なお、図１９および図２０に示されるように、リンク部材１１４Ｌｂは、車輪１１６Ｌｆｂおよび１１７Ｌｒｂを介して平行に配されるリンク部材１１４Ｌａに対し車両の進行方向に沿って後方にずれている。また、リンク部材１１４Ｌｂの位置は、リンク部材１１４Ｌａの位置に対し高く設定されている。従って、リンク部材１１４Ｌｂの各連結ピン１１８の他端の円周方向に沿った角度位置は、リンク部材１１４Ｌａの各連結ピン１１８の他端の円周方向に沿った角度位置に対し所定の角度だけずれている。
【００６１】
斯かる構成により、リンク部材１１４ａおよび１１４Ｌｂにおけるリンク部材１１４ｆの連結端は、図１８に示されるようなリンク部材１１４ｒの連結端と面一となる状態から図２２に示されるように、リンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂがそれぞれ、折れ曲がり下方に向けて凸状となるように、リンク部材１１４ｒの連結端に対し変位可能とされる。即ち、リンク部材１１４Ｌａおよび１１４Ｌｂは、ヒンジ機構１２０により、リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが互いに交差し所定の角度をなすように折れ曲がるとともに、リンク部材１１４ｆおよび１１４ｒが伸縮することとなる。これにより、車両が、例えば、階段状の走行路を登坂する場合、リンク部材１１４Ｌａがその段差に対しより滑らかに適応できるようになるという効果を奏する。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、上述の本発明に係るリンク部材をクランクとして取り付けた車輪を備える車両の各実施例においては、クローラベルトの使用をやめて、車輪運動を利用している。そして車輪に取り付けたリンク部材は、通常の車輪推進時には往復回転運動を持続するが、地面に接地しないので車輪推進には干渉しないため滑らかな車輪走行ができる。なおリンク部材を取り付けたことによる動的なアンバランスはバランサーを取り付けることで相殺できる。また、車輪に対して、クランクシャフトを着脱可能にして、平地走行時には、クランクシャフトを非連結とし、リンク部材を連動して往復回転運動しない様にすることで動的アンバランスが生じない様にする構造の導入も有効である。そして荒れ地においては、リンク部材が大きな不整地踏破性を発揮する。たとえば、複数の踏み面を有する階段状の走行路を登坂する場合、車両はこれらの動輪だけでは登れないが、リンク部材が階段をグリップしている間に、クランクシャフトに偏心して取り付けられた動輪が前方に運ばれるので動輪は上の段に上がる。これにより、車両が階段を歩行的に上昇する。また、悪路等の不整地の移動時に、車輪が凹部に嵌まっても、リンク部材が不整地を押し付けて車輪を凹部から引き抜き前方に置くので歩行動作を混入しながら容易に前進できる。このように本発明によれば、平地での高速走行性と不整地での対地適応移動性の両方が簡単な構造で容易に実現できる。また、本発明の一例においては、機構が単純で、クローラベルトの外れ等の問題がなく、車両全体を弾性体等で覆うことができるので車両が堅牢で耐衝撃性が高い。さらに、実用化のために著しく重要な価格の低減化も容易に図れる。その車両は、車輪型で無限回転軸のシールのみで完全防塵防水性となり、洗浄も容易であり、水中での使用も可能である。提案するクランク付車輪を備える車両は、実用上著しく有効な諸特性を発揮する。この車両をレスキューロボットに適用することにより、この研究開発によって、これまで世界的にも全く見られなかった日本独自の実用的なレスキューロボットが、実現できると考えられる。
【符号の説明】
【００６３】
１０Ｒ，１０Ｌ，６０Ｒ，６０Ｌ，６２Ｒ，６２Ｌ 車輪
１２ 本体部
１４Ｒ，１４Ｌ，５４Ｒ，５４Ｌ，６４Ｒ，６４Ｌ，６６Ｒ，６６Ｌ リンク部材
１６Ｒ，１６Ｌ 球形自在車輪
１８，８４，１３２ モータ
１９ 尾部
６１Ｒ，６１Ｌ 本体部
８４ 駆動用モータ
１２０ ヒンジ機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部のうち、第１の端部に有する本体部と、
前記本体部に配され前記一対の車輪を駆動する駆動手段と、伸縮可能なリンク部材の一方の端部に設けられたフックの根元が前記第１の端部における前記一対の車輪の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、他方の端部が、前記第２の端部に回動自在に連結される複数のリンク部材と、を備え、
前記一対の車輪が回動される場合、前記複数のリンク部材の一方の端部に設けられたフックの先端が該車輪の回動に追従して進行方向と上下方向に往復回転運動され、前記複数のリンク部材が停止せしめられる場合、前記一対の車輪が前記連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とするクランク付車輪を備える車両。
【請求項２】
進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部のうち、第１の端部に有する本体部と、
前記本体部に配され前記一対の車輪を駆動する駆動手段と、リンク部材の一方の端部に設けられたフックの根元が前記第１の端部における前記一対の車輪の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、リンク部材の他方の端部が、前記第２の端部に並進自在でかつ回動自在に連結される複数のリンク部材と、を備え、
前記一対の車輪が回動される場合、前記複数のリンク部材の一方の端部に設けられたフックの先端が該車輪の回動に追従して進行方向と上下方向に往復回転運動され、前記複数のリンク部材が停止せしめられる場合、前記一対の車輪が前記連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とするクランク付車輪を備える車両。
【請求項３】
進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部に、それぞれ、有する本体部と、
前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪を、前後の車輪が同期して回転されるようにする駆動手段と、
一方の端部に設けられたフックの根元が、前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪の一方の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、他方の端部が前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪の他方の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に、一方の端子と同じ所定距離で同じ位相で同じ偏心位置に連結される複数のリンク部材と、を備え、
前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪が回動される場合、前記複数のリンク部材の一方の端部が該車輪の回動に追従して進行方向および上下方向に往復回転運動され、前記複数のリンク部材が停止せしめられる場合、前記一対の車輪が前記連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とするクランク付車輪を備える車両。
【請求項４】
前記複数のリンク部材は、それぞれ、伸縮と屈曲とが弾性的に出来るヒンジ機構を介して連結されることを特徴とする請求項２記載のクランク付車輪を備える車両。
【請求項５】
路面を付勢する尾部が、前記本体部における第２の端部に進行方向に沿って突出していることを特徴とする請求項１または請求項２記載のクランク付車輪を備える車両。
【請求項１】
進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部のうち、第１の端部に有する本体部と、
前記本体部に配され前記一対の車輪を駆動する駆動手段と、伸縮可能なリンク部材の一方の端部に設けられたフックの根元が前記第１の端部における前記一対の車輪の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、他方の端部が、前記第２の端部に回動自在に連結される複数のリンク部材と、を備え、
前記一対の車輪が回動される場合、前記複数のリンク部材の一方の端部に設けられたフックの先端が該車輪の回動に追従して進行方向と上下方向に往復回転運動され、前記複数のリンク部材が停止せしめられる場合、前記一対の車輪が前記連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とするクランク付車輪を備える車両。
【請求項２】
進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部のうち、第１の端部に有する本体部と、
前記本体部に配され前記一対の車輪を駆動する駆動手段と、リンク部材の一方の端部に設けられたフックの根元が前記第１の端部における前記一対の車輪の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、リンク部材の他方の端部が、前記第２の端部に並進自在でかつ回動自在に連結される複数のリンク部材と、を備え、
前記一対の車輪が回動される場合、前記複数のリンク部材の一方の端部に設けられたフックの先端が該車輪の回動に追従して進行方向と上下方向に往復回転運動され、前記複数のリンク部材が停止せしめられる場合、前記一対の車輪が前記連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とするクランク付車輪を備える車両。
【請求項３】
進行方向に対し直交する方向に延びる回転中心軸線の回りに回動する一対の車輪を、進行方向に沿って所定距離だけ離隔した第１の端部および第２の端部に、それぞれ、有する本体部と、
前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪を、前後の車輪が同期して回転されるようにする駆動手段と、
一方の端部に設けられたフックの根元が、前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪の一方の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に所定距離、偏心した位置に連結され、他方の端部が前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪の他方の側部に連結ピンを介して前記回転中心軸線に対し半径方向に、一方の端子と同じ所定距離で同じ位相で同じ偏心位置に連結される複数のリンク部材と、を備え、
前記本体部の右側および左側の側部に配された前後一対の車輪が回動される場合、前記複数のリンク部材の一方の端部が該車輪の回動に追従して進行方向および上下方向に往復回転運動され、前記複数のリンク部材が停止せしめられる場合、前記一対の車輪が前記連結ピンを中心として回動しながら、一方向に移動することを特徴とするクランク付車輪を備える車両。
【請求項４】
前記複数のリンク部材は、それぞれ、伸縮と屈曲とが弾性的に出来るヒンジ機構を介して連結されることを特徴とする請求項２記載のクランク付車輪を備える車両。
【請求項５】
路面を付勢する尾部が、前記本体部における第２の端部に進行方向に沿って突出していることを特徴とする請求項１または請求項２記載のクランク付車輪を備える車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−２４０６２６（Ｐ２０１２−２４０６２６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５４２４（Ｐ２０１１−１１５４２４）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
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