クローラ装置およびクローラロボット

【課題】砂地や泥地等の軟弱地面での走行性を高めたクローラ装置およびクローラロボットを提供する。
【解決手段】
クローラロボットは、ボデイ１０と、このボデイ１０の左右に設けられた一対または複数対のクローラ２０を備えている。各クローラ２０は、外周に多数の接地ラグ２６を設けてなる無端状ベルト２３を有する。伸縮可能な弾性材料からなる無端状のカバー３０が、接地ラグ２６の先端縁に接するようにしてベルト２３の全周にわたり引っ張り状態で着脱可能に掛けられ、接地ラグ２６を覆う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂地や泥地等の軟弱地面を走行するのに適したクローラ装置およびクローラロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、左右にクローラを備えたロボットは公知である。各クローラは前後のホイール間に無端状のベルトを掛け渡すことにより構成されている。このベルトは、ベルト本体と、このベルト本体の外周に設けられた多数の接地ラグとを有している。
特許文献２は、湿地作業用のクローラ式作業機械を開示している。この作業機械のクローラの無端状ベルトは、接地ラグとなる多数の突出したシューを備えている。
特許文献３は、クローラ式海底ケーブル敷設機を開示している。この敷設機のクローラの無端状ベルトは、多数の平板式シューを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６８６６１号公報
【特許文献２】特開２００３−１３７１４７号公報
【特許文献３】特開平７−２３１５２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のクローラロボットは、接地ラグの地面に対するグリップ作用により整地のみならず不整地での走行にも適しており、さらに接地ラグを高くし、必要に応じてラグ形状を工夫すれば高い段差を乗り越えることもできる。しかし、砂地や泥地等の軟弱地面での走行には適さない。上記接地ラグが砂や泥を掘り、深く入り込んで走行不能になってしまうからである。また、海底探査等を行う場合には、たとえ海底の砂地や泥地を走行可能であったとしても、走行の際に接地ラグにより細かい砂や堆積物をまき上げてしまい、視界不良をきたす。
特許文献２の作業機械は発泡体により浮力を得るようになっているが、そのクローラは特許文献１と同様の不都合を生じる。
特許文献３の敷設機は、平板状のシューを用いるため、障害物に遭遇した時、シューが滑って障害物を良好に乗り越えられない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、クローラ装置において、外周に多数の接地ラグを設けてなる無端状ベルトを有するクローラと、上記接地ラグの先端縁に接するようにしてベルトの全周にわたって掛けられ、上記接地ラグを覆う周方向に伸縮可能な無端状のカバーと、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、クローラ装置が砂地等の軟弱な地面を走行する際に、接地ラグはカバーで覆われているので地面を掘ることがなく、安定して走行することができる。また、海底探査等に用いる場合には、接地ラグで砂や堆積物をまき上げることがない。
また、クローラ装置が障害物に遭遇した時、カバーが局所的に伸びるため支障とならずに接地ラグを障害物に引っ掛けることができ、これにより、障害物を乗り越えることができる。
【０００７】
好ましくは、上記カバーは、上記接地ラグの先端縁に接するカバー本体と、このカバー本体の幅方向両側縁部から内周側に突出するように全周にわたって設けられた一対の係止部とを有し、これら係止部が上記接地ラグの幅方向両側面に当たる。
これによれば、上記カバーが横ずれして上記クローラから外れるのを防止することができる。
【０００８】
好ましくは、上記カバーの係止部と上記ベルト本体の側縁との間に間隙が形成されており、この間隙を介して、上記接地ラグ間の空間が外部に連なる。
これによれば、上記接地ラグ間の空間から上記間隙を介して砂出しや泥出しを良好に行うことができる。
【０００９】
好ましくは、上記カバー本体に多数の穴が形成され、これら穴を介して上記接地ラグ間の空間が外部に連なる。これによれば、上記接地ラグ間の空間から上記穴を介して砂出しや泥出しを良好に行うことができる。
好ましくは、上記カバーが弾性材料からなり、上記接地ラグに引っ張り状態で着脱可能に掛けられていることを特徴とする。これによれば、カバーを接地ラグに対して容易に装着したり外したりすることができる。
【００１０】
本発明の他の態様は、クローラロボットにおいて、ボデイと、このボデイの左右に設けられた上記クローラ装置とを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のクローラロボットによれば、砂地や泥地等の軟弱地面を安定して走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるクローラロボットの平面図であり、一方のクローラをカバー装着状態で示し、他方のクローラをカバー装着前の状態で示し、当該他方のクローラから離れているカバーを自然状態より伸びた装着時の状態で断面にして示す。
【図２】同クローラロボットとカバーの分解側面図であり、カバーを自然状態より伸びた装着時の状態で示す。
【図３】同クローラロボットのカバー装着状態の側面図である。
【図４】同クローラロボットのベルトとカバーの要部を拡大して示す側断面図である。
【図５】同クローラロボットのベルトとカバーの要部を分離状態で拡大して示す正断面図である。
【図６】同クローラロボットのベルトとこのベルトの装着されたカバーの要部を拡大して示す正断面図である。
【図７】同クローラロボットが段差を乗り越えるときの状態を示す概略側面図であり、カバーの外周面をクローラの輪郭線として示す。
【図８】図７におけるＡ部の拡大断面図である。
【図９】同実施形態で用いられるカバーの変形例を示す図４相当図である。
【図１０】同実施形態で用いられるカバーの更なる変形例を示す図４相当図である。
【図１１】同実施形態で用いられるカバーの更なる変形例を示す図４相当図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係わるクローラロボットの平面図であり、全てのクローラをカバー装着状態で示す。
【図１３】同第２実施形態のクローラロボットの側面図であり、カバーの外周面をクローラの輪郭線として示す。
【図１４】本発明の第３実施形態をなすクローラ装置の平面図である。
【図１５】同第３実施形態をなすクローラ装置の側面図であり、接地ラグの大部分を省略して示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の第１実施例に係わる軽量小型のクローラロボットについて、図１〜図８を参照しながら説明する。
最初にクローラロボットの基本構成を図１〜図３を参照しながら説明する。図１には理解を容易にするために、前後左右を矢印で示す。このクローラロボットは、前後方向に細長いボデイ１０（図１にのみ示す）と、このボデイ１０の左右に設けられた一対のクローラ２０と、カバー３０とを備えている。
【００１４】
上記ボデイ１０の前部にはビデオカメラ１１が搭載され、後部にはグリップ１２が固定されており、このグリップ１２を掴んで持ち運びできるようになっている。
【００１５】
上記ボデイ１０にはさらに送受信機（図示しない）が搭載され、リモートコントローラ（図示しない）の送受信機との間で送信可能である。操作者は離れた場所で、ビデオカメラ１１で撮影された映像を見ながらリモートコントローラの操作によりクローラロボットの走行制御を行う。尚、海底探査等水中で使用する場合は、母船と繋ぐケーブルにより送受信することで走行制御する。
なお、このボデイ１０には、クローラロボットの求められる役割に応じて、ロボットアーム等の種々の付属器具やセンサーを搭載してもよい。
【００１６】
上記クローラ２０の各々は、左右一対の垂直をなす側板２１と、これら側板２１の前後端部間に回転可能に支持されたスプロケット２２と、これらスプロケット２２間に掛け渡されたゴム（弾性材料）製の無端状ベルト２３とを有している。前後いずれかのスプロケット２２はボデイ１０に内蔵されたモータ（図示しない）により駆動されるようになっている。
【００１７】
図５、図６に示すように、各側板２１は、内側の厚板２１ａと外側の薄板２１ｂとを重ね合わせて互いに固着することにより構成され、薄板２１ｂが全周にわたって厚板２１ａの周縁から所定量突出している。
【００１８】
上記ベルト２３は、無端状のベルト本体２５と、その外周に形成された多数の接地ラグ２６とを有している。
図５、図６に示すように、上記ベルト本体２５は、一対の側板１１の間隔とほぼ等しい幅を有し、両側縁を除いて均一厚さを有している。その両側縁が上記側板２１の周縁部の薄板２１ｂに若干の弾性をもって接することにより、クローラ２０の内部空間を密封している。上記ベルト本体２５は側板２１の周縁から突出している。
【００１９】
上記ベルト本体２５には周方向に間隔をおいて係合穴（図示しない）が形成されており、これら係合穴にスプロケット２２の外周に形成された係合突起（図示しない）が噛み合うことにより、動力の伝達が可能になっている。
【００２０】
上記多数の接地ラグ２６は同一高さを有するとともに、ベルト本体２５の幅方向に延び、ベルト本体２５と同じ幅を有している（換言すれば、接地ラグ２６同士は同一幅をなしている）。これら接地ラグ２６は厚さ（周方向寸法）と形状により、第１接地ラグ２６ｘと第２接地ラグ２６ｙの２種類に分けられる。
【００２１】
図１、図２を参照しながら説明すると、上記ベルト本体２５の外周は、比較的短い第１ラグ形成領域と比較的長い第２ラグ形成領域を周方向に交互に有している。第１ラグ形成領域には、第１接地ラグ２６ｘが所定数例えば２つずつ間隔をおいて配置されており、第２ラグ形成領域には、多数の第２接地ラグ２６ｙが間隔をおいて配置されている。
第１接地ラグ２６ｘは厚肉でベルト周方向の曲げ剛性が高く、幅方向に真直ぐ延びている。第２接地ラグ２６ｙは薄肉でベルト周方向の曲げ剛性が低く、く字形に折れ曲がった平面形状を有している。
【００２２】
上記カバー３０を装着していない状態でのクローラロボットの作用について簡単に説明する。ボデイ１０に内蔵されたモータ（図示しない）により、各クローラ２０が駆動されると、クローラロボットは、前進、後退、左右旋回、その場旋回を行う。走行する際、図２に示すように接地ラグ２６（２６ｘ、２６ｙ）が地面１００に接地する。
なお、地面１００が整地、不整地のいずれであっても接地ラグ２６（２６ｘ、２６ｙ）のグリップ作用により良好に走行を行うことができる。
【００２３】
上記クローラロボットは接地ラグ２６が高いので、段差（障害物）を乗り越えることもできる。特に本実施形態では、クローラロボットが走行して段差に突き当たったときに、薄肉の曲げ剛性の低い第２接地ラグ２６ｙが折れ曲がり、この状態で厚肉の曲げ剛性の高い第１接地ラグ２６ｘが段差の段鼻に引っ掛かるので、段差が高くても乗り越えることができる。
【００２４】
上記クローラロボットは、整地や不整地での走行や段差のある場所での走行には好適であるが、砂地や泥地等の軟弱地面には向かない。上述した高い接地ラグ２６（２６ｘ、２６ｙ）が砂や泥を堀り、深く入り込んで走行不能になってしまうからである。また、海底探査等を行う場合には、たとえ砂地からなる海底を走行可能であったとしても、走行の際に接地ラグ２６（２６ｘ、２６ｙ）が細かい砂や堆積物を掻いてまき上げてしまい、視界不良をきたす。
【００２５】
クローラロボットを砂地１０１（軟弱地面）を走行するために用いる場合には、本発明の特徴部である無端状のカバー３０をクローラ２０に着脱可能に装着する。各クローラ２０と、このクローラ２０に装着されるカバー３０により、本発明のクローラ装置が構成されている。
上記カバー３０は、全周にわたって均一厚さを有する細長いシート状のカバー本体３１と、このカバー本体３１の幅方向両側縁部の内周側に全周にわたって設けられたチューブ（係止部）３２とを有している。
【００２６】
上記カバー本体３１およびチューブ３２は、ＳＢＲ等のゴム材料（伸縮可能で柔軟な弾性材料）により形成されており、互いに接着されている。なお、係止部は中実をなす無端状の紐により形成してもよいし、中実をなす係止部をチューブ本体３１と一体成形してもよい。上記カバー本体３１には全周にわたって多数の穴３１ａが形成されている。
【００２７】
上記カバー３０の自然状態での周長は、多数の接地ラグ２６の先端縁に外接する連続した線より短く、その線の長さの７０〜９０％程度である。また、カバー３０の自然状態において、一対のチューブ３２間の間隙は、接地ラグ２６の幅とほぼ等しい。
【００２８】
上記カバー３０は伸ばされた状態でクローラ２０に装着される。この装着状態で、カバー本体３１は、全接地ラグ２６の先端縁に接し、これら接地ラグ２６を覆う。ただし、カバー本体３１と接地ラグ２６は固着関係にないので、周方向に若干量の相対変位が可能である。
上記カバー３０は周方向に伸ばされるため、幅方向に縮もうとする。そのため、一対のチューブ３２は弾性をもって接地ラグ２６の先部の幅方向両側面に当たる。
【００２９】
上記のようにカバー３０を装着した状態でクローラロボットが砂地１０１を走行する場合、接地ラグ２６がカバー３０で覆われているので、砂地１０１を掘ることなく、安定して走行することができる。また、海底探査等に用いる場合、接地ラグ２６が砂を掻かないので、微小の砂や堆積物が舞い上がり視界を遮るような不都合を防止できる。
【００３０】
また、一対のチューブ３０が接地ラグ２６の両側面に当たっているので、その場旋回時のようにカバー３０にねじれ力が付与されても、カバー３０が横ずれしてクローラ２０から外れるのを防止できる。
【００３１】
図６に最も良く示すように、上記カバー３０のチューブ３２の寸法（接地ラグ２６の高さ方向の寸法）が、接地ラグ２６の高さより小さいので、上記ベルト本体２５の幅方向両側縁と上記チューブ３２との間に間隙Ｄが形成されており、この間隙Ｄを介して、接地ラグ２６間の空間Ｓが外部に連なっている。その結果、この空間Ｓから間隙Ｄを介して砂出しを良好に行うことができる。
また、上記空間Ｓからカバー本体３１の多数の穴３１ａを介しても、砂出しを行うことができる。
【００３２】
なお、接地ラグ２６の先端縁間の間隔は、ベルト２３がスプロケット２２を回り込んで湾曲する際には、スプロケット２２間で真直状態にある時よりも広がるが、上述したようにカバー３０と接地ラグ２６とが周方向に相対変位可能であることから、接地ラグ２６の変形やカバー３０の伸縮を抑制することができる。
【００３３】
上記クローラロボットは、カバー３０の装着状態であっても、カバー３０が支障にならずに図７、図８に示すように高い段差１０２（障害物）を乗り越えることができる。なぜなら、カバー３０は伸縮性および柔軟性を有しており、第２接地ラグ２６ｙが段差１０２に当たって折れ曲がる際にこれに倣って変形し、そのため、第１接地ラグ２６ｘが段差１０２の段鼻１０２ａにカバー３０を介して引っ掛かるからである。
【００３４】
前述したようにクローラロボットは、整地、不整地走行の際にはカバー３０無しで走行し、砂地走行の場合にはカバー３０を装着することにより、異なる地面状況での走行に兼用することができる。
なお、カバー３０装着状態のクローラロボットを、砂地等の軟弱地面走行のためだけに用いてもよい。この場合、接地ラグ２６を有する通常のクローラロボットの基本構造をそのまま利用できるので、生産コストを低減することができる。
【００３５】
上記第１実施形態において、カバー本体３１は全周にわたって均一厚さを有しているが、図９に示すように、カバー本体３１の内周面に多数の突起３１ｘを略均等に散点状に設け、カバー本体２１の内周面と接地ラグ２６の先端面との間に砂が逃げる隙間を確保し砂排出性を向上させてもよい。
【００３６】
また、図１０に示すように、カバー本体３１の内周面に、カバー３０の周方向に連続した１つまたは複数の突起３１ｙを設け、カバー３０の周方向への引っ張り力に対する強度アップと砂排出性向上を図るようにしてもよい。
【００３７】
さらに、図１１に示すように、カバー本体３１の内周面に間隔をおいて幅方向に延びる突起３１ｚを設け、この突起３１ｚが接地ラグ２６に引っ掛かることにより、カバー３０とクローラベルト２３の相対すべりを防ぎ、駆動力損失を低減するようにしてもよい。
【００３８】
次に、図１２、図１３を参照しながら、本発明の第２実施形態に係わるクローラロボットについて説明する。このクローラロボットは、フリッパー型と称されるものであり、ボデイ１０の前端側に左右一対のクローラ２０を設け、後端側にも左右一対のクローラ２０を設けている。前側のクローラ２０は、左右方向に水平に延びる回動軸線Ｌ１を中心として回動されるようになっており、後側のクローラ２０も、回動軸線Ｌ１と平行な回動軸線Ｌ２を中心として回動されるようになっている。
各クローラ２０には、第１実施形態と同様にカバー３０が装着されている。
【００３９】
次に、図１４、図１５を参照しながら、本発明の第３実施形態に係わるクローラ装置について説明する。この実施形態で用いられるカバー３０’は、比較的太い繊維ないしはワイヤ３８（線状体）を図示のように斜めに織るとともに、クローラ２０の幅方向に対峙する一対の無端状の紐３９をくぐらせることにより構成されている。織られた繊維３８の幅方向中央の大部分によりカバー本体３１’が構成され、織られた繊維３８の幅方向両側部分と紐３９により、接地ラグ２６の両側面に接する係止部３２’が構成される。繊維３８間の隙間が、第１実施形態と同様の砂出し用の穴３０ａ’として提供される。なお、図１５では、理解を容易にするために繊維３８の織りを実際より粗くして示す。
【００４０】
上記紐３９はゴム等の弾性材料で形成される。繊維３８は弾性材料ではなく、通常の高強度の樹脂からなるが、その織り方により、カバー本体３１’、係止部３２’は、周方向に伸縮可能であり、クローラロボットが障害物に遭遇した時、第１実施形態と同様の機能を発揮することができる。
【００４１】
上記第３実施形態において、繊維３８を編むことによりカバー３０’を周方向に伸縮可能に構成してもよい。
上記第３実施形態において、紐３９も樹脂等の非弾性材料で形成することができる。この場合、紐３９は装着前は無端状ではなく、両端を有している。そして、織られた又は編まれた繊維３８を接地ラグに被せた後に、紐３９の両端を結ぶ。
紐３９は省いてもよい。
繊維３８と紐３９を弾性材料で形成してもよい。
【００４２】
本発明は、上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、接地ラグは幅方向に分割されていてもよい。また、接地ラグは全て同形状であってもよい。
カバーは、カバー本体と係止部を一体にＵ字形に成形したものであってもよい。
一対の係止部はクローラの一対の側板の外面に接するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のクローラロボットは、砂地等の軟弱地面の走行のために用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０ボデイ
２０クローラ
２３ベルト
２５ベルト本体
２６接地ラグ
３０，３０’ カバー
３１，３１’ カバー本体
３１ａ，３１ａ穴
３２チューブ（係止部）
３２’ 係止部
Ｄカバー本体と係止部との間の間隙
Ｓ接地ラグ間の空間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に多数の接地ラグを設けてなる無端状ベルトを有するクローラと、
上記接地ラグの先端縁に接するようにしてベルトの全周にわたって掛けられ、上記接地ラグを覆う周方向に伸縮可能な無端状のカバーと、
を備えたことを特徴とするクローラ装置。
【請求項２】
上記カバーは、上記接地ラグの先端縁に接するカバー本体と、このカバー本体の幅方向両側縁部から内周側に突出するように全周にわたって設けられた一対の係止部とを有し、これら係止部が上記接地ラグの幅方向両側面に当たることを特徴とする請求項１に記載のクローラ装置。
【請求項３】
上記カバーの係止部と上記ベルト本体の側縁との間に間隙が形成されており、この間隙を介して、上記接地ラグ間の空間が外部に連なることを特徴とする請求項１または２に記載のクローラ装置。
【請求項４】
上記カバー本体に多数の穴が形成され、これら穴を介して上記接地ラグ間の空間が外部に連なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクローラ装置。
【請求項５】
上記カバーが弾性材料からなり、上記接地ラグに引っ張り状態で着脱可能に掛けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクローラ装置。
【請求項６】
ボデイと、このボデイの左右に設けられた請求項１〜５のいずれかに記載のクローラ装置とを備えたクローラロボット。

【図１】