階段昇降装置
【課題】よりコンパクトな階段昇降装置を提供すること。
【解決手段】階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置は、鉛直方向に伸縮する第一リンク機構ＳＴ１と、水平方向に伸縮する第二リンク機構ＳＴ２と、第一リンク機構ＳＴ１の一方の側に接続される足Ｓ１と、を備え、第二リンク機構ＳＴ２の一方の側は、第一リンク機構ＳＴ１の他方の側に接続され、被昇降物は、第二リンク機構ＳＴ２の他方の側で支持される。
【解決手段】階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置は、鉛直方向に伸縮する第一リンク機構ＳＴ１と、水平方向に伸縮する第二リンク機構ＳＴ２と、第一リンク機構ＳＴ１の一方の側に接続される足Ｓ１と、を備え、第二リンク機構ＳＴ２の一方の側は、第一リンク機構ＳＴ１の他方の側に接続され、被昇降物は、第二リンク機構ＳＴ２の他方の側で支持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、階段昇降機能を有するフォークリフトが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このフォークリフトは、フレームに対してフォーク荷台を上下させる駆動部と、フレームに対して折り畳み可能に取り付けられたフレーム補助脚を伸縮させる駆動部と、フォーク荷台に対して折り畳み可能に取り付けられた前部フォーク補助脚を伸縮させる駆動部と、フレーム補助脚、前部フォーク補助脚、後部フォーク補助脚のそれぞれの先端に取り付けられた補助輪を回転させる駆動部とを用いて、階段を昇降する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−０２５２９４号公報
【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、特許文献１のフォークリフトは、階段の昇降のための機構が複雑であるため、構造の大型化が避けられないという問題がある。
【０００６】
上述の問題に鑑み、本発明は、よりコンパクトな階段昇降装置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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る階段昇降装置は、階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置であって、鉛直方向に伸縮する第一リンク機構と、水平方向に伸縮する第二リンク機構と、前記第一リンク機構の一方の側に接続される足と、を備え、前記第二リンク機構の一方の側は、前記第一リンク機構の他方の側に接続され、前記被昇降物は、前記第二リンク機構の他方の側で支持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、本発明は、よりコンパクトな階段昇降装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る階段昇降装置の概略側面図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の背面斜視図である。
【図３】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の背面図である。
【図４】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の前面斜視図である。
【図５】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の上面図である。
【図６】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の左側面図である。
【図７】支持多角形の説明図である。
【図８】図３の破線領域ＶＩＩＩに対応する図である。
【図９】図６の破線領域ＩＸに対応する図である。
【図１０】第一実施例において第一リンク機構又は第二リンク機構を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ、第二電磁ブレーキ、及び第三電磁ブレーキの目標動作状態を示す表である。
【図１１】階段昇降装置の機能ブロック図である。
【図１２】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置が階段で被昇降物を昇降させる動作を説明する図である。
【図１３】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の背面斜視図である。
【図１４】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の背面図である。
【図１５】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の前面斜視図である。
【図１６】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の上面図である。
【図１７】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の左側面図である。
【図１８】図１４の破線領域ＸＶＩＩＩに対応する図である。
【図１９】第二実施例において第一リンク機構又は第二リンク機構を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ、第二電磁ブレーキ、及び第三電磁ブレーキ、並びに、第一電磁石プーリ〜第六電磁力プーリの目標動作状態を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る階段昇降装置の概略側面図である。階段昇降装置は、階段で被昇降物（図示せず。）を昇降させる装置である。階段昇降装置は、主に、第一支持部Ｓ１、第二支持部Ｓ２、第三支持部Ｓ３、第一リンク機構ＳＴ１、第二リンク機構ＳＴ２で構成される。なお、図１（Ａ）は、第一リンク機構ＳＴ１及び第二リンク機構ＳＴ２を伸ばした状態を示し、図１（Ｂ）は、第二リンク機構ＳＴ２を伸ばしたまま第一リンク機構ＳＴ１を縮めた状態を示し、図１（Ｃ）は、第一リンク機構ＳＴ１を伸ばしたまま第二リンク機構ＳＴ２を縮めた状態を示す。
【００１２】
第一支持部Ｓ１は、第一リンク機構ＳＴ１を支持する部材であり、第二支持部Ｓ２は、第二リンク機構ＳＴ２を支持する部材であり、第三支持部Ｓ３は、被昇降物（図示せず。）を支持する部材である。なお、被昇降物は、例えば、第三支持部Ｓ３の上面、下面、側面の何れかにボルト等を用いて締め付けられたものであってもよく、第三支持部Ｓ３の上面に載せられたものであってもよい。
【００１３】
第一リンク機構ＳＴ１は、回転関節を利用して鉛直軸Ｖ１方向に伸縮する直動機構であり、主に、第一電動モータＭ１、第一リンクＬ１、第二リンクＬ２、第一ベルトＢ１、及び第二ベルトＢ２で構成される。
【００１４】
第二リンク機構ＳＴ２は、回転関節を利用して水平軸Ｖ１方向に伸縮する直動機構であり、主に、第二電動モータＭ２、第三リンクＬ３、第四リンクＬ４、第三ベルトＢ３、及び第四ベルトＢ４で構成される。
【００１５】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）で示すように、第一リンク機構ＳＴ１は、第一モータＭ１の駆動軸が第一方向に回転すると、第一リンクＬ１と第二リンクＬ２との間の角度αが小さくなるように、第一リンクＬ１及び第二リンクＬ２を動作させる。この場合、第一リンク機構ＳＴ１は、図１（Ａ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ｂ）に示すように、距離Ｄ１だけ下方に移動させることができる。
【００１６】
また、第一リンク機構ＳＴ１は、第一モータＭ１の駆動軸が第一方向とは逆の第二方向に回転すると、第一リンクＬ１と第二リンクＬ２との間の角度αが大きくなるように、第一リンクＬ１及び第二リンクＬ２を動作させる。この場合、第一リンク機構ＳＴ１は、図１（Ｂ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ａ）に示すように、距離Ｄ１だけ上方に移動させることができる。
【００１７】
なお、明瞭化のため、図１（Ｂ）では第一ベルトＢ１及び第二ベルトＢ２の図示が省略されている。
【００１８】
同様に、図１（Ａ）及び図１（Ｃ）で示すように、第二リンク機構ＳＴ２は、第二モータＭ２の駆動軸が第一方向に回転すると、第三リンクＬ３と第四リンクＬ４との間の角度βが小さくなるように、第三リンクＬ３及び第四リンクＬ４を動作させる。この場合、第二リンク機構ＳＴ２は、図１（Ａ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ｃ）に示すように、距離Ｄ２だけ左方に移動させることができる。
【００１９】
また、第二リンク機構ＳＴ２は、第二モータＭ２の駆動軸が第一方向とは逆の第二方向に回転すると、第三リンクＬ３と第四リンクＬ４との間の角度βが大きくなるように、第三リンクＬ３及び第四リンクＬ４を動作させる。この場合、第二リンク機構ＳＴ２は、図１（Ｃ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ａ）に示すように、距離Ｄ２だけ右方に移動させることができる。
【００２０】
なお、明瞭化のため、図１（Ｃ）では第一ベルトＢ１及び第二ベルトＢ２の図示が省略されている。
【００２１】
以上の構成により、階段昇降装置は、二つの電動モータＭ１、Ｍ２を用いて、第一リンク機構ＳＴ１及び第二リンク機構ＳＴ２のそれぞれを独立して動作させ、被昇降物の位置を上下及び前後に移動させながら、階段で被昇降物を昇降させることができる。このように、階段昇降装置は、コンパクトな構成を採用しながらも、階段で被昇降物を昇降させることができる。
【００２２】
また、階段昇降装置は、回転関節を利用した直動機構を採用するため、レールを利用したスライド機構やピニオン・ラック機構等に比べ、全体構成をよりコンパクトにすることができる。
【００２３】
以下では、より具体的な実施例を参照しながら、本発明に係る階段昇降装置の詳細について説明する。特に、以下の二つの実施例は、電動モータを二つ用いて二つのリンク機構のそれぞれを独立して動作させる代わりに、二つの電動モータのそれぞれの機能を兼ねる一つの電動モータとその電動モータの駆動力の伝達先を切り替える切り替え機構とを用いて二つのリンク機構のそれぞれを順番に動作させる。但し、以下の二つの実施例は、二つの電動モータを用いる態様を除外するものではなく、一つの電動モータと切り替え機構とを用いる代わりに、切り替え機構を省略しながら二つの電動モータを用いる態様を採用してもよい。
【実施例１】
【００２４】
図２〜図６は、本発明の第一実施例に係る階段昇降装置１００の概略図であり、図２が背面斜視図を示し、図３が背面図を示し、図４が前面斜視図を示す。また、図５が上面図を示し、図６が左側面図を示す。
【００２５】
階段昇降装置１００は、主に、制御部１、第一支持部５、駆動部１０、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、第二回転方向変換機構５０、第二支持部６０、第一リンク機構７０、第三支持部８０、及び第二リンク機構９０で構成される。
【００２６】
制御部１は、階段昇降装置１００の動きを制御する機能要素であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータである。制御部１は、操作者の指示に応じて階段昇降装置１００を動作させるために、或いは、各種情報に基づいて自動的に階段昇降装置１００を動作させるために、駆動部１０を制御する。
【００２７】
第一支持部５は、第一リンク機構７０を支持するための機能要素であり、例えば、床面と接触しながら支持多角形を形成する、上面視で馬蹄形の補助足である。
【００２８】
なお、「支持多角形」は、階段昇降装置１００と床面と間の接地点群を凸状に張った辺で構成される凸多角形であり、曲線を含む概念である。
【００２９】
図７は、支持多角形の説明図であり、図７（Ａ）は、第一支持部５（破線領域）によって形成される支持多角形（斜線ハッチング領域）を示し、図７（Ｂ）は、第一支持部５と一つの付加的な接地点ＡＰ１とによって形成される支持多角形を示し、図７（Ｃ）は、第一支持部５と二つの付加的な接地点ＡＰ２、ＡＰ３とによって形成される支持多角形を示す。
【００３０】
このように、第一支持部５によって形成される支持多角形は、その支持多角形の外に付加的な接地点が追加された場合には、その付加的な接地点を含む支持多角形にまでその領域が拡大される。
【００３１】
また、第一支持部５は、上面視でＵ字型、Ｃ字型、Ｈ字型、Ｅ字型等の他の形状を有するものであってもよい。
【００３２】
駆動部１０は、第一リンク機構７０及び第二リンク機構９０を伸縮させる機能要素であり、例えば、電動モータ１１、第一回転軸１２、第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、第二回転軸１５、及び第三電磁ブレーキ１６で構成される。
【００３３】
電動モータ１１は、バッテリ等の電源から供給される電力により回転駆動される機能要素であり、例えば、図３で示すように、制御部１からの制御信号に応じ、本体部（ステータ）１１ａに対して駆動軸１１ｂを相対回転させ、或いは、駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａを相対回転させる。
【００３４】
また、電動モータ１１は、回転状態（回転方向、回転角度、回転速度等である。）を検出するための回転検出器１１ｃ（図示せず。）を備える。回転検出器１１ｃは、例えば、レゾルバ、エンコーダ等であって、その検出値を回転状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００３５】
第一回転軸１２は、電動モータ１１の駆動軸１１ｂに連結される機能要素であり、第一支持部５によって軸支されて駆動軸１１ｂと共に回転し、第一リンク機構７０を伸縮できるように第一リンク機構７０に係合される。
【００３６】
第一電磁ブレーキ１３は、バッテリ等の電源から供給される電力により第一回転軸１２の回転を制動するための制動力を制御する機能要素であり、例えば、制御部１からの制御信号に応じて、第一回転軸１２の回転を制動するための制動力を発生させ、或いはその制動力を解除する。
【００３７】
また、第一電磁ブレーキ１３は、制動力を発生させているか否か、すなわち動作状態か非動作状態かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００３８】
第二電磁ブレーキ１４は、バッテリ等の電源から供給される電力により電動モータ１１の本体部１１ａの回転を制動するための制動力を制御する機能要素であり、例えば、制御部１からの制御信号に応じて、電動モータ１１の本体部１１ａの回転を制動するための制動力を発生させ、或いはその制動力を解除する。
【００３９】
また、第二電磁ブレーキ１４は、第一電磁ブレーキ１３と同様、制動力を発生させているか否か、すなわち動作状態か非動作状態かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００４０】
第二回転軸１５は、電動モータ１１の本体部１１ａに間接的に連結される機能要素であり、第二支持部６０によって軸支されて本体部１１ａと共に回転し、第二リンク機構９０を伸縮できるように第二リンク機構９０に係合される。
【００４１】
第三電磁ブレーキ１６は、バッテリ等の電源から供給される電力により第二回転軸１５の回転を制動するための制動力を制御する機能要素であり、例えば、制御部１からの制御信号に応じて、第二回転軸１５の回転を制動するための制動力を発生させ、或いはその制動力を解除する。
【００４２】
また、第三電磁ブレーキ１６は、第一電磁ブレーキ１３及び第二電磁ブレーキ１４と同様、制動力を発生させているか否か、すなわち動作状態か非動作状態かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００４３】
第一回転方向変換機構３０は、駆動部１０の回転駆動力を、駆動部１０の回転軸とは異なる回転軸周りの回転駆動力に変換するための機構であり、例えば、駆動部１０の回転駆動力を、駆動部１０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。
【００４４】
具体的には、第一回転方向変換機構３０は、例えば、傘歯車３１、３２、支持ボックス３３で構成される。
【００４５】
ここで、図８を参照しながら、第一回転方向変換機構３０の詳細について説明する。なお、図８は、図３の破線領域ＶＩＩＩに対応する図であり、支持ボックス３３の内部を断面図で示す。
【００４６】
傘歯車３１は、電動モータ１１の本体部１１ａと共に回転するよう本体部１１ａに結合される。傘歯車３２は、回転伝達機構４０と共に回転するよう回転伝達機構４０に結合される。支持ボックス３３は、傘歯車３１の回転軸３１Ｘを回転可能に支持する軸受３３ａ、及び、傘歯車３２の回転軸３２Ｘを回転可能に支持する軸受３３ｂを備える。また、支持ボックス３３は、傘歯車３１の回転軸３１Ｘと傘歯車３２の回転軸３２Ｘとが直交するように、傘歯車３１、３２を支持する。この構成により、第一回転方向変換機構３０は、駆動部１０の回転駆動力を、駆動部１０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。
【００４７】
回転伝達機構４０は、回転駆動力を伝達する伸縮可能な機構であり、例えば、テレスコープ式のリンク機構を備え、その伸縮方向に伸びる回転軸の周りを回転する。
【００４８】
第二回転方向変換機構５０は、回転伝達機構４０の回転駆動力を、回転伝達機構４０の回転軸とは異なる回転軸周りの回転駆動力に変換するための機構であり、例えば、回転伝達機構４０の回転駆動力を、回転伝達機構４０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。第二回転方向変換機構５０は、例えば、第一回転方向変換機構３０と同様、傘歯車５１、５２、支持ボックス５３で構成される。
【００４９】
傘歯車５１は、回転伝達機構４０と共に回転するよう回転伝達機構４０に結合される。傘歯車５２は、第二回転軸１５と共に回転するよう第二回転軸１５に結合される。支持ボックス５３は、傘歯車５１の回転軸を回転可能に支持する軸受、及び、傘歯車５２の回転軸を回転可能に支持する軸受を備える。また、支持ボックス５３は、傘歯車５１の回転軸と傘歯車５２の回転軸とが直交するように、傘歯車５１、５２を支持する。この構成により、第二回転方向変換機構５０は、回転伝達機構４０の回転駆動力を、回転伝達機構４０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。
【００５０】
第二支持部６０は、第二リンク機構９０を支持する機能要素であり、例えば、ガイド部６１、スライダ６２、連結ピン６３、６４、軸支部６５で構成される。
【００５１】
ガイド部６１は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの一方が枢動可能に連結されたスライダ６２を水平方向にスライド可能に支持し、且つ、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの他方が枢動可能に連結される部材である。
【００５２】
スライダ６２は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの一方が枢動可能に連結される部材であり、第一リンク機構７０の伸縮に応じ、ガイド部６１に沿ってスライドする。
【００５３】
連結ピン６３は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの一方を枢動可能にスライダ６２に連結する部材である。
【００５４】
連結ピン６４は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの他方を枢動可能にガイド部６１に連結する部材である。
【００５５】
軸支部６５は、ガイド部６１に固定的に取り付けられる部材であり、駆動部１０の第二回転軸１５を軸支する。
【００５６】
第一リンク機構７０は、回転関節を利用した直動機構であり、例えば、ラチス構造を用いて鉛直方向に伸縮可能な直動機構である。
【００５７】
具体的には、第一リンク機構７０は、一方の側が第一回転軸１２を介して第一支持部５に接続され、他方の側が第二支持部６０の連結ピン６３、６４を介して第二支持部６０のガイド部６１及びスライダ６２に接続される。
【００５８】
ここで、図９を参照して、第一リンク機構７０の動きについて説明する。なお、図９は、図６の破線領域ＩＸに対応する図であり、図９（Ａ）は、第一リンク機構７０が展開された（伸長された）状態を示し、図９（Ｂ）は、第一リンク機構７０が折り畳まれた（短縮された）状態を示す。
【００５９】
具体的には、図９（Ａ）に示す状態において駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を第一方向に回転させると、第一リンク機構７０が図９（Ｂ）で示すように折り畳まれ、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さも縮む。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第一方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第一方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を折り畳み、且つ、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さを短縮できる。なお、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、第二回転軸１５が回転することはないが、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、図９（Ａ）の矢印ＡＲ１で示すように、ガイド部６１に沿って図の左方向にスライドし、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離を大きくして、第一リンク機構７０が折り畳まれるようにする。
【００６０】
また、図９（Ｂ）に示す状態において駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を、第一方向とは反対の第二方向に回転させると、第一リンク機構７０が図９（Ａ）で示すように展開され、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さも伸びる。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第二方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第二方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を展開し、且つ、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さを延長できる。この場合も、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、第二回転軸１５が回転することはないが、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、図９（Ｂ）の矢印ＡＲ２で示すように、ガイド部６１に沿って図の右方向にスライドし、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離を小さくして、第一リンク機構７０が展開されるようにする。
【００６１】
第三支持部８０は、被昇降物を支持する機能要素であり、例えば、ガイド部８１、スライダ８２、連結ピン８３、８４で構成される。
【００６２】
ガイド部８１は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの一方が枢動可能に連結されたスライダ８２を鉛直方向にスライド可能に支持し、且つ、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの他方が枢動可能に連結される部材である。
【００６３】
また、ガイド部８１は、支持対象の被昇降物が取り付けられる部材であり、例えば、ボトル等の締め付け具を用いて被昇降物に締め付けられる。
【００６４】
スライダ８２は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの一方が枢動可能に連結される部材であり、第二リンク機構９０の伸縮に応じ、ガイド部８１に沿ってスライドする。
【００６５】
連結ピン８３は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの一方を枢動可能にスライダ８２に連結する部材である。
【００６６】
連結ピン８４は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの他方を枢動可能にガイド部８１に連結する部材である。
【００６７】
第二リンク機構９０は、第一リンク機構７０と同様に回転関節を利用した直動機構であり、例えば、ラチス構造を用いて水平方向に伸縮可能な機構である。
【００６８】
具体的には、第二リンク機構９０は、一方の側が第二回転軸１５を介して第二支持部６０に接続され、他方の側が第三支持部８０の連結ピン８３、８４を介して第三支持部８０のガイド部８１及びスライダ８２に接続される。
【００６９】
本実施例において、第二リンク機構９０の動きは、第一リンク機構７０の動きと同様、駆動部１０の回転駆動力によってもたらされる。具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第二方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、傘歯車３１、傘歯車３２、回転伝達機構４０、傘歯車５１、及び傘歯車５２を順番に回転させ、第二回転軸１５を第一方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を折り畳むことができる。また、スライダ８２は、ガイド部８１に沿って鉛直下方向にスライドし、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離を大きくして、第二リンク機構９０が折り畳まれるようにする。
【００７０】
また、駆動部１０の電動モータ１１が第二回転軸１５を、第一方向とは反対の第二方向に回転させると、第二リンク機構９０が展開される。具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第一方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、傘歯車３１、傘歯車３２、回転伝達機構４０、傘歯車５１、及び傘歯車５２を順番に回転させ、第二回転軸１５を第二方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を展開することができる。また、スライダ８２は、ガイド部８１に沿って鉛直上方向にスライドし、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離を小さくして、第二リンク機構９０が展開されるようにする。
【００７１】
図１０は、第一リンク機構７０又は第二リンク機構９０を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６の目標動作状態を示す。
【００７２】
図１０の「動作モード」における「鉛直方向伸縮モード」は、第一リンク機構７０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応し、「動作モード」における「水平方向伸縮モード」は、第二リンク機構９０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応する。また、図１０の「ＯＮ」は、電磁ブレーキが動作状態であることを表し、「ＯＦＦ」は、電磁ブレーキが非動作状態であることを表す。
【００７３】
このように、駆動部１０の第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６、並びに、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、及び第二回転方向変換機構５０は、電動モータ１１の回転駆動力の伝達先を第一リンク機構７０と第二リンク機構９０とで切り替える切り替え機構を構成する。具体的には、切り替え機構は、第一リンク機構７０を伸縮させるための第一回転軸１２の回転と、第二リンク機構９０を伸縮させるための第二回転軸１５の回転とを切り替える。
【００７４】
次に、図１１を参照しながら、制御部１の詳細について説明する。なお、図１１は、階段昇降装置１００の機能ブロック図であり、制御部１は、電動モータ１１、第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６のそれぞれ（以下、「制御対象」とする。）に有線又は無線で接続されるものとする。
【００７５】
制御部１は、移動制御部１ａ、位置検出装置ＰＳ、階段情報検出装置ＳＳ、及び記憶装置ＳＤを備え、移動制御部１ａに対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭ上に展開し、位置検出装置ＰＳが出力する検出値と、階段情報検出装置ＳＳが出力する検出値又は記憶装置ＳＤに記憶された情報とに基づいて、移動制御部１ａに対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００７６】
位置検出装置ＰＳは、階段昇降装置１００の位置を検出するための装置であり、例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機が受信したＧＰＳ信号に基づいて階段昇降装置１００の位置（緯度、経度、高度）を検出する。
【００７７】
また、位置検出装置ＰＳは、昇降対象となる階段までの距離を検出するレーザセンサであってもよい。
【００７８】
階段情報検出装置ＳＳは、昇降対象の階段に関する情報を検出するための装置であり、例えば、レーザセンサや超音波センサ等の検出値に基づいて昇降対象の階段の踏み面、蹴上げ等の階段情報を検出する。
【００７９】
記憶装置ＳＤは、各種情報を記憶するための装置であり、例えば、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体であって、昇降対象となる階段の階段情報を記憶する。この場合、階段昇降装置１００の操作者は、階段昇降装置１００に付属の無線操作端末等の操作部（図示せず。）を介して、昇降対象の階段の踏み面、蹴上げ等の階段情報を予め入力する。
【００８０】
制御部１の移動制御部１ａは、階段昇降装置１００を自律的に動作させるための機能要素であり、位置検出装置ＰＳの検出値と、階段情報検出装置ＳＳが検出する階段情報又は記憶装置ＳＤから読み出した階段情報とに基づいて、電動モータ１１の目標回転状態、並びに、第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６のそれぞれの目標動作状態を決定し、決定した目標回転状態及び目標動作状態に関する情報を含む制御信号を制御対象のそれぞれに対して出力する。
【００８１】
また、移動制御部１ａは、制御対象のそれぞれが出力する回転状態情報及び動作状態情報を所定のサンプリング周期で受信し、制御対象のそれぞれが目標回転状態及び目標動作状態となるよう、制御対象のそれぞれを独立に制御する。
【００８２】
次に、図１２を参照しながら、階段昇降装置１００が階段で被昇降物Ｖを昇降させる動作について説明する。
【００８３】
階段昇降装置１００が階段で被昇降物Ｖを昇降させる際の動きは、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）の六つの状態で表され、階段を昇る場合、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）の順で時系列に進行するものとする。なお、階段昇降装置１００の動きは、階段を降りる場合には、階段を昇る場合とは逆の順番で時系列に進行する。
【００８４】
また、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）のそれぞれは、階段で被昇降物Ｖを昇降させる階段昇降装置１００の側面図であり、被昇降物Ｖは、四つの車輪を備えた移動体である。したがって、被昇降物Ｖは、第一リンク機構７０を折り畳んで階段昇降装置１００の第一支持部５を床面から浮かせた状態で、階段昇降装置１００と共に移動することができる。なお、被昇降物Ｖは、オムニホイール等の全方向移動機構を備えた移動体であってもよい。
【００８５】
図１２（Ａ）において、階段昇降装置１００は、階段の一段目に被昇降物Ｖと第一支持部５とを接地させた状態となっている。また、駆動部１０の第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６、並びに、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、及び第二回転方向変換機構５０で構成される切り替え機構の動作モードは、電動モータ１１の回転駆動力を第一リンク機構７０に伝達する鉛直方向伸縮モード（図１０参照。）となっている。
【００８６】
図１２（Ｂ）において、階段昇降装置１００は、階段の一段目に第一支持部５を接地させたままの状態で、第一リンク機構７０を展開させて被昇降物Ｖを上方に鉛直移動させる。階段情報検出装置ＳＳが検出した階段情報又は記憶装置ＳＤに記憶された階段情報における階段の蹴上げ分だけ被昇降物Ｖを上昇させるためである。
【００８７】
その後、切り替え機構の動作モードは、鉛直方向伸縮モードから水平方向伸縮モードに切り替えられ、電動モータ１１の回転駆動力が第二リンク機構９０に伝達されるようにする。
【００８８】
図１２（Ｃ）において、階段昇降装置１００は、階段の一段目に第一支持部５を接地させたままの状態で、第二リンク機構９０を展開させて被昇降物Ｖを進行方向（図中右方向）に水平移動させる。
【００８９】
このとき、階段昇降装置１００は、そのＺＭＰ（Zero Moment Point）が、第一支持部５によって形成される支持多角形（図７（Ａ）参照。）内に維持されるよう、所定範囲内の値の加速度で被昇降物Ｖを進行方向に水平移動させる。
【００９０】
「ＺＭＰ」とは、重力と慣性力との合力が床面と交差する点であり、加速度が大きい程、進行方向に対する逆方向（以下、「進行逆方向」とする。）に移動する。進行方向における加速度が大きい程、進行逆方向の慣性力が大きくなるためである。そのため、加速度が小さい程、階段昇降装置１００のＺＭＰは、被昇降物Ｖの水平移動距離がより小さい段階で、その支持多角形の進行方向側の境界（図７（Ａ）の境界線ＢＬ参照。）から逸脱しやすくなる。仮に、ＺＭＰが支持多角形から逸脱すると、階段昇降装置１００は転倒を開始する。これに対し、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの加速度を所定範囲内の値の加速度とすることで、そのＺＭＰが第一支持部５による支持多角形から逸脱するのを遅らせるようにする（被昇降物Ｖの加速度がより小さい場合に比べ、被昇降物Ｖの水平移動距離がより大きくなるまでＺＭＰを支持多角形内に留まらせるようにする。）。
【００９１】
その後、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖを階段の二段目に接地させるために、進行方向に水平移動する被昇降物Ｖを所定の割合で減速させるようにする。仮に、被昇降物Ｖを減速させると、進行方向を向く慣性力が発生し、ＺＭＰは第一支持部５による支持多角形を進行方向側に大きく逸脱し、階段昇降装置１００は転倒を開始する。これに対し、階段昇降装置１００は、第一支持部５による支持多角形を拡大し、階段昇降装置１００のＺＭＰをその拡大後の支持多角形内に留めるようにする。具体的には、階段昇降装置１００は、所定範囲内の値の加速度で被昇降物Ｖを進行方向に水平移動させている間に、被昇降物Ｖの車輪を階段の二段目に接地させる。これにより、階段昇降装置１００は、第一支持部５による支持多角形（図７（Ａ）参照。）を、その車輪の接地点を含む支持多角形（図７（Ｃ）参照。）にまで拡大する。そして、階段昇降装置１００は、所定の割合で減速する階段昇降装置１００のＺＭＰがその拡大後の支持多角形内に留まるようにして階段昇降装置１００の転倒を抑えるようにする。
【００９２】
図１２（Ｄ）において、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの全ての車輪を階段の二段目に接地させる。その後、切り替え機構の動作モードは、水平方向伸縮モードから鉛直方向伸縮モードに切り替えられ、電動モータ１１の回転駆動力が再び第一リンク機構７０に伝達されるようにする。
【００９３】
図１２（Ｅ）において、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの全ての車輪を階段の二段目に接地させたままの状態で、第一リンク機構７０を折り畳んで第一支持体５を階段の蹴上げ分だけ上昇させるようにする。その後、切り替え機構の動作モードは、鉛直方向伸縮モードから水平方向伸縮モードに再び切り替えられ、電動モータ１１の回転駆動力が再び第二リンク機構９０に伝達されるようにする。
【００９４】
図１２（Ｆ）において、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの全ての車輪を階段の二段目に接地させたままの状態で、第二リンク機構９０を折り畳んで第一支持体５を図の右方向に移動させる。このとき、階段昇降装置１００は、第一支持体５を階段の二段目に接地させた場合には、接地位置が一段高いのを除き、図１２（Ａ）の状態とほぼ同じ状態となる。
【００９５】
このようにして、階段昇降装置１００は、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）の六つの状態を繰り返すようにして、被昇降物Ｖを一段ずつ昇らせることができる。被昇降物Ｖを一段ずつ降ろす場合も同様である。
【００９６】
なお、上述の階段昇降装置１００は、所定範囲内の値の加速度で被昇降物Ｖを進行方向に水平移動させることによって、第一支持部５によって形成される支持多角形内からそのＺＭＰが逸脱するのを遅らせるようにして転倒を防止する。しかしながら、階段昇降装置１００は、階段昇降装置１００の重心ＧＣの位置を動的に変化させるアクティブバランサ機構を用いることによって、進行方向における被昇降物Ｖの水平移動速度にかかわらず、第一支持部５によって形成される支持多角形内にその重心ＧＣの床面投影点を留まらせて転倒を防止するようにしてもよい。
【００９７】
以上の構成により、階段昇降装置１００は、一つの電動モータ１１と切り替え機構とを用いて第一リンク機構７０及び第二リンク機構９０のそれぞれを独立して動作させ、被昇降物Ｖの位置を上下及び前後に移動させながら、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。その結果、階段昇降装置１００は、二つの電動モータを利用する構成に比べ、さらにコンパクトで低コストとなる構造を採用しながらも、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。なお、階段昇降装置１００は、切り替え機構を採用することなく、電動モータ１１とは別の電動モータで第二回転軸１５を回転させて第二リンク機構９０を動作させるようにしてもよい。
【００９８】
また、階段昇降装置１００は、複数の電磁ブレーキを利用した切り替え機構を採用するため、切り替えタイミングが固定される機械式の切り替え機構を採用した場合に比べ、切り替えタイミングをより柔軟に設定することができる。その結果、階段昇降装置１００は、蹴上げ（高さ）や踏み面（奥行き）の異なる複数の階段のそれぞれに対応することができる。
【実施例２】
【００９９】
次に、図１３〜１９を参照しながら、本発明の第二実施例に係る階段昇降装置１００Ａについて説明する。
【０１００】
図１３〜図１７は、本発明の第二実施例に係る階段昇降装置１００Ａの概略図であり、図１３が背面斜視図を示し、図１４が背面図を示し、図１５が前面斜視図を示す。また、図１６が上面図を示し、図１７が左側面図を示す。
【０１０１】
階段昇降装置１００Ａは、主に、制御部１、第一支持部５、駆動部１０、回転伝達機構４０Ａ、第二支持部６０、第一リンク機構７０、第三支持部８０、及び第二リンク機構９０で構成される。
【０１０２】
また、階段昇降装置１００Ａは、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、第二回転方向変換機構５０の代わりに、回転伝達機構４０Ａを備える点で、第一実施例に係る階段昇降装置１００と相違するが、その他の点で階段昇降装置１００と共通する。そのため、以下では、共通点の説明を省略し、また、共通の構成要素を同じ参照符号で参照しながら、相違点を詳細に説明する。
【０１０３】
回転伝達機構４０Ａは、回転駆動力を伝達する伸縮可能な機構であり、主に、プーリ４１、第一電磁石プーリ４２、第二電磁石プーリ４３、第三電磁石プーリ４４、第四電磁石プーリ４５、第五電磁石プーリ４６、及び第六電磁石プーリ４７で構成される。
【０１０４】
また、本実施例において、回転伝達機構４０Ａは、電動モータ１１の回転駆動力の伝達先を第一リンク機構７０と第二リンク機構９０とで切り替える切り替え機構を構成する。具体的には、切り替え機構は、第一リンク機構７０を伸縮させるための第一回転軸１２の回転と、第二リンク機構９０を伸縮させるための第二回転軸１５の回転とを切り替える。
【０１０５】
プーリ４１は、電動モータ１１の本体部１１ａに固定され、本体部１１ａと共に回転するプーリである。
【０１０６】
第一電磁石プーリ４２は、回転軸４２Ｘに対して回転可能に且つ軸方向に移動可能に取り付けられる可動部４２ａと、回転軸４２Ｘに対して回転可能に且つ軸方向に移動不能に取り付けられる固定部４２ｂとで構成される。
【０１０７】
また、第一電磁石プーリ４２は、制御部１からの制御信号に応じてその動作状態と非動作状態とを切り替える。そして、第一電磁石プーリ４２は、動作状態であるか否かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。第二電磁石プーリ４３〜第六電磁石プーリ４７についても同様である。
【０１０８】
ここで、図１８を参照しながら、第一電磁石プーリ４２の動きを説明する。なお、図１８は、図１４の破線領域ＸＶＩＩＩに対応する図であり、図１８（Ａ）が第一電磁石プーリ４２の動作状態を示し、図１８（Ｂ）が第一電磁石プーリ４２の非動作状態を示す。
【０１０９】
また、図１８は、代表として第一電磁石プーリ４２を参照しながらその動きを説明するが、第二電磁石プーリ４３〜第六電磁石プーリ４７のそれぞれの動きは、第一電磁石プーリ４２の動きと同様である。
【０１１０】
第一電磁石プーリ４２は、バッテリ等の電源から電力の供給を受け、可動部４２ａ及び固定部４２ｂのそれぞれに配置された電磁石で電磁力（引力）を発生させ、可動部４２ａを固定部４２ｂの方へ引き付ける。その結果、第一電磁石プーリ４２は、図１８（Ａ）で示すような動作状態となり、可動部４２ａと固定部４２ｂとを一体回転可能にする。
【０１１１】
一方、第一電磁石プーリ４２は、バッテリ等の電源から電力の供給を受け、可動部４２ａ及び固定部４２ｂのそれぞれに配置された電磁石で電磁力（斥力）を発生させ、可動部４２ａを固定部４２ｂから遠ざける。その結果、第一電磁石プーリ４２は、図１８（Ｂ）で示すような非動作状態となり、可動部４２ａと固定部４２ｂとを一体回転不能にする。なお、第一電磁石プーリ４２は、斥力を発生させることなく、単に電磁力を消失させるだけで非動作状態をもたらすようにしてもよい。
【０１１２】
次に、図１９を参照しながら、第一リンク機構７０又は第二リンク機構９０を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６、並びに、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁力プーリ４７の目標動作状態について説明する。なお、図１９の「動作モード」における「鉛直方向伸縮モード」は、第一リンク機構７０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応し、「動作モード」における「水平方向伸縮モード」は、第二リンク機構９０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応する。また、図１９の「ＯＮ」は、電磁ブレーキ、電磁力プーリが動作状態であることを表し、「ＯＦＦ」は、電磁ブレーキ、電磁力プーリが非動作状態であることを表す。
【０１１３】
図１９の「鉛直方向伸縮モード」で示す設定において駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を第一方向に回転させると、第一リンク機構７０が折り畳まれる。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第一方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第一方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を折り畳むことができる。なお、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、プーリ４１が回転することはなく、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７、及び第二回転軸１５が回転することもない。しかしながら、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７は、非動作状態となるように制御されてもよい。電動モータ１１の回転駆動力が第二回転軸１５に伝達されるのをより確実に防止するためである。また、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離が大きくなるようにガイド部６１に沿ってスライドし、第一リンク機構７０が折り畳まれるようにする。
【０１１４】
また、図１９の「鉛直方向伸縮モード」で示す設定において、駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を、第一方向とは反対の第二方向に回転させると、第一リンク機構７０が展開される。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第二方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第二方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を展開できる。この場合も、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、プーリ４１が回転することはなく、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７、及び第二回転軸１５が回転することもない。しかしながら、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７は、非動作状態となるように制御されてもよい。電動モータ１１の回転駆動力が第二回転軸１５に伝達されるのをより確実に防止するためである。また、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離が小さくなるようにガイド部６１に沿ってスライドし、第一リンク機構７０が展開されるようにする。
【０１１５】
また、図１９の「水平方向伸縮モード」で示すように、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第一方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、プーリ４１、第一電磁石プーリ４２（動作状態）、第二電磁石プーリ４３（動作状態）、第三電磁石プーリ４４（動作状態）、第四電磁石プーリ４５（動作状態）、第五電磁石プーリ４６（動作状態）、及び第六電磁石プーリ４７（動作状態）を順番に回転させ、第二回転軸１５を第一方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を折り畳むことができる。また、スライダ８２は、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離が大きくなるようにガイド部８１に沿って鉛直下方向にスライドし、第二リンク機構９０が折り畳まれるようにする。
【０１１６】
また、図１９の「水平方向伸縮モード」で示す設定において、駆動部１０の電動モータ１１が第二回転軸１５を、第二方向とは反対の第一方向に回転させると、第二リンク機構９０が展開される。具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第二方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、プーリ４１、第一電磁石プーリ４２（動作状態）、第二電磁石プーリ４３（動作状態）、第三電磁石プーリ４４（動作状態）、第四電磁石プーリ４５（動作状態）、第五電磁石プーリ４６（動作状態）、及び第六電磁石プーリ４７（動作状態）を順番に回転させ、第二回転軸１５を第二方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を展開することができる。また、スライダ８２は、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離が小さくなるようガイド部８１に沿って鉛直上方向にスライドし、第二リンク機構９０が展開されるようにする。
【０１１７】
以上の構成により、階段昇降装置１００Ａは、一つの電動モータ１１と切り替え機構としての回転伝達機構４０Ａとを用いて第一リンク機構７０及び第二リンク機構９０のそれぞれを独立して動作させ、被昇降物Ｖの位置を上下及び前後に移動させながら、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。その結果、階段昇降装置１００Ａは、二つの電動モータを利用する構成に比べ、さらにコンパクトで低コストとなる構造を採用しながらも、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。
【０１１８】
また、階段昇降装置１００Ａは、複数の電磁ブレーキを利用した切り替え機構を採用するため、切り替えタイミングが固定される機械式の切り替え機構を採用した場合に比べ、切り替えタイミングをより柔軟に設定することができる。その結果、階段昇降装置１００は、蹴上げ（高さ）や踏み面（奥行き）の異なる複数の階段のそれぞれに対応することができる。
【０１１９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１２０】
例えば、上述の実施例において、階段昇降装置１００、１００Ａは、自律的に動作するものとして説明されているが、階段昇降装置１００、１００Ａから延びるコード等に接続される操作部（例えば、十字カーソルを備えたコントローラである。）を通じて操作者が手動で操作するものであってもよく、無線操作端末等を介した遠隔操作によって操作者が手動で操作するものであってもよい。
【０１２１】
また、上述の実施例において、階段昇降装置１００、１００Ａは、階段で被昇降物を昇降させるために用いられるが、被昇降物が溝や段差を跨ぐのを補助するために用いられてもよい。
【０１２２】
また、上述の実施例は、被昇降物Ｖが４つの車輪を備えた移動体である例について説明するが、車輪の数は適宜選択され得るものである。また、被昇降物Ｖは、車輪を備えていなくてもよい。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・制御部 １ａ・・・移動制御部 ５・・・第一支持部 １０・・・駆動部 １１・・・電動モータ １１ａ・・・本体部 １１ｂ・・・駆動軸 １２・・・第一回転軸 １３・・・第一電磁ブレーキ １４・・・第二電磁ブレーキ １５・・・第二回転軸 １６・・・第三電磁ブレーキ ３０・・・第一回転方向変換機構 ３１、３２・・・傘歯車 ３１Ｘ、３２Ｘ・・・回転軸 ３３・・・支持ボックス ３３ａ、３３ｂ・・・軸受 ４０・・・回転伝達機構 ４１・・・プーリ ４２〜４７・・・電磁石プーリ ４２ａ〜４７ａ・・・可動部 ４２ｂ〜４７ｂ・・・固定部 ４２Ｘ〜４７Ｘ・・・回転軸 ５０・・・第二回転方向変換機構 ５１、５２・・・傘歯車 ５３・・・支持ボックス ６０・・・第二支持部 ６１・・・ガイド部 ６２・・・スライダ ６３、６４・・・連結ピン ６５・・・軸支部 ７０・・・第一リンク機構 ８０・・・第三支持部 ８１・・・ガイド部 ８２・・・スライダ ８３、８４・・・連結ピン ９０・・・第二リンク機構 １００、１００Ａ・・・階段昇降装置 ＡＰ１〜ＡＰ３・・・接地点 Ｂ１〜Ｂ４・・・ベルト ＢＬ・・・境界線 Ｈ１・・・水平軸 Ｌ１〜Ｌ４・・・リンク Ｍ１、Ｍ２・・・電動モータ ＰＳ・・・位置検出装置 Ｓ１〜Ｓ３・・・支持部 ＳＳ・・・階段情報検出装置 ＳＤ・・・記憶装置 ＳＴ１、ＳＴ２・・・リンク部 Ｖ・・・被昇降物 Ｖ１・・・鉛直軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、階段昇降機能を有するフォークリフトが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このフォークリフトは、フレームに対してフォーク荷台を上下させる駆動部と、フレームに対して折り畳み可能に取り付けられたフレーム補助脚を伸縮させる駆動部と、フォーク荷台に対して折り畳み可能に取り付けられた前部フォーク補助脚を伸縮させる駆動部と、フレーム補助脚、前部フォーク補助脚、後部フォーク補助脚のそれぞれの先端に取り付けられた補助輪を回転させる駆動部とを用いて、階段を昇降する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−０２５２９４号公報
【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、特許文献１のフォークリフトは、階段の昇降のための機構が複雑であるため、構造の大型化が避けられないという問題がある。
【０００６】
上述の問題に鑑み、本発明は、よりコンパクトな階段昇降装置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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る階段昇降装置は、階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置であって、鉛直方向に伸縮する第一リンク機構と、水平方向に伸縮する第二リンク機構と、前記第一リンク機構の一方の側に接続される足と、を備え、前記第二リンク機構の一方の側は、前記第一リンク機構の他方の側に接続され、前記被昇降物は、前記第二リンク機構の他方の側で支持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、本発明は、よりコンパクトな階段昇降装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る階段昇降装置の概略側面図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の背面斜視図である。
【図３】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の背面図である。
【図４】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の前面斜視図である。
【図５】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の上面図である。
【図６】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置の左側面図である。
【図７】支持多角形の説明図である。
【図８】図３の破線領域ＶＩＩＩに対応する図である。
【図９】図６の破線領域ＩＸに対応する図である。
【図１０】第一実施例において第一リンク機構又は第二リンク機構を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ、第二電磁ブレーキ、及び第三電磁ブレーキの目標動作状態を示す表である。
【図１１】階段昇降装置の機能ブロック図である。
【図１２】本発明の第一実施例に係る階段昇降装置が階段で被昇降物を昇降させる動作を説明する図である。
【図１３】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の背面斜視図である。
【図１４】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の背面図である。
【図１５】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の前面斜視図である。
【図１６】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の上面図である。
【図１７】本発明の第二実施例に係る階段昇降装置の左側面図である。
【図１８】図１４の破線領域ＸＶＩＩＩに対応する図である。
【図１９】第二実施例において第一リンク機構又は第二リンク機構を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ、第二電磁ブレーキ、及び第三電磁ブレーキ、並びに、第一電磁石プーリ〜第六電磁力プーリの目標動作状態を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る階段昇降装置の概略側面図である。階段昇降装置は、階段で被昇降物（図示せず。）を昇降させる装置である。階段昇降装置は、主に、第一支持部Ｓ１、第二支持部Ｓ２、第三支持部Ｓ３、第一リンク機構ＳＴ１、第二リンク機構ＳＴ２で構成される。なお、図１（Ａ）は、第一リンク機構ＳＴ１及び第二リンク機構ＳＴ２を伸ばした状態を示し、図１（Ｂ）は、第二リンク機構ＳＴ２を伸ばしたまま第一リンク機構ＳＴ１を縮めた状態を示し、図１（Ｃ）は、第一リンク機構ＳＴ１を伸ばしたまま第二リンク機構ＳＴ２を縮めた状態を示す。
【００１２】
第一支持部Ｓ１は、第一リンク機構ＳＴ１を支持する部材であり、第二支持部Ｓ２は、第二リンク機構ＳＴ２を支持する部材であり、第三支持部Ｓ３は、被昇降物（図示せず。）を支持する部材である。なお、被昇降物は、例えば、第三支持部Ｓ３の上面、下面、側面の何れかにボルト等を用いて締め付けられたものであってもよく、第三支持部Ｓ３の上面に載せられたものであってもよい。
【００１３】
第一リンク機構ＳＴ１は、回転関節を利用して鉛直軸Ｖ１方向に伸縮する直動機構であり、主に、第一電動モータＭ１、第一リンクＬ１、第二リンクＬ２、第一ベルトＢ１、及び第二ベルトＢ２で構成される。
【００１４】
第二リンク機構ＳＴ２は、回転関節を利用して水平軸Ｖ１方向に伸縮する直動機構であり、主に、第二電動モータＭ２、第三リンクＬ３、第四リンクＬ４、第三ベルトＢ３、及び第四ベルトＢ４で構成される。
【００１５】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）で示すように、第一リンク機構ＳＴ１は、第一モータＭ１の駆動軸が第一方向に回転すると、第一リンクＬ１と第二リンクＬ２との間の角度αが小さくなるように、第一リンクＬ１及び第二リンクＬ２を動作させる。この場合、第一リンク機構ＳＴ１は、図１（Ａ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ｂ）に示すように、距離Ｄ１だけ下方に移動させることができる。
【００１６】
また、第一リンク機構ＳＴ１は、第一モータＭ１の駆動軸が第一方向とは逆の第二方向に回転すると、第一リンクＬ１と第二リンクＬ２との間の角度αが大きくなるように、第一リンクＬ１及び第二リンクＬ２を動作させる。この場合、第一リンク機構ＳＴ１は、図１（Ｂ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ａ）に示すように、距離Ｄ１だけ上方に移動させることができる。
【００１７】
なお、明瞭化のため、図１（Ｂ）では第一ベルトＢ１及び第二ベルトＢ２の図示が省略されている。
【００１８】
同様に、図１（Ａ）及び図１（Ｃ）で示すように、第二リンク機構ＳＴ２は、第二モータＭ２の駆動軸が第一方向に回転すると、第三リンクＬ３と第四リンクＬ４との間の角度βが小さくなるように、第三リンクＬ３及び第四リンクＬ４を動作させる。この場合、第二リンク機構ＳＴ２は、図１（Ａ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ｃ）に示すように、距離Ｄ２だけ左方に移動させることができる。
【００１９】
また、第二リンク機構ＳＴ２は、第二モータＭ２の駆動軸が第一方向とは逆の第二方向に回転すると、第三リンクＬ３と第四リンクＬ４との間の角度βが大きくなるように、第三リンクＬ３及び第四リンクＬ４を動作させる。この場合、第二リンク機構ＳＴ２は、図１（Ｃ）の状態に比べて、第三支持部Ｓ３の位置、すなわち被昇降物の位置を、図１（Ａ）に示すように、距離Ｄ２だけ右方に移動させることができる。
【００２０】
なお、明瞭化のため、図１（Ｃ）では第一ベルトＢ１及び第二ベルトＢ２の図示が省略されている。
【００２１】
以上の構成により、階段昇降装置は、二つの電動モータＭ１、Ｍ２を用いて、第一リンク機構ＳＴ１及び第二リンク機構ＳＴ２のそれぞれを独立して動作させ、被昇降物の位置を上下及び前後に移動させながら、階段で被昇降物を昇降させることができる。このように、階段昇降装置は、コンパクトな構成を採用しながらも、階段で被昇降物を昇降させることができる。
【００２２】
また、階段昇降装置は、回転関節を利用した直動機構を採用するため、レールを利用したスライド機構やピニオン・ラック機構等に比べ、全体構成をよりコンパクトにすることができる。
【００２３】
以下では、より具体的な実施例を参照しながら、本発明に係る階段昇降装置の詳細について説明する。特に、以下の二つの実施例は、電動モータを二つ用いて二つのリンク機構のそれぞれを独立して動作させる代わりに、二つの電動モータのそれぞれの機能を兼ねる一つの電動モータとその電動モータの駆動力の伝達先を切り替える切り替え機構とを用いて二つのリンク機構のそれぞれを順番に動作させる。但し、以下の二つの実施例は、二つの電動モータを用いる態様を除外するものではなく、一つの電動モータと切り替え機構とを用いる代わりに、切り替え機構を省略しながら二つの電動モータを用いる態様を採用してもよい。
【実施例１】
【００２４】
図２〜図６は、本発明の第一実施例に係る階段昇降装置１００の概略図であり、図２が背面斜視図を示し、図３が背面図を示し、図４が前面斜視図を示す。また、図５が上面図を示し、図６が左側面図を示す。
【００２５】
階段昇降装置１００は、主に、制御部１、第一支持部５、駆動部１０、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、第二回転方向変換機構５０、第二支持部６０、第一リンク機構７０、第三支持部８０、及び第二リンク機構９０で構成される。
【００２６】
制御部１は、階段昇降装置１００の動きを制御する機能要素であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータである。制御部１は、操作者の指示に応じて階段昇降装置１００を動作させるために、或いは、各種情報に基づいて自動的に階段昇降装置１００を動作させるために、駆動部１０を制御する。
【００２７】
第一支持部５は、第一リンク機構７０を支持するための機能要素であり、例えば、床面と接触しながら支持多角形を形成する、上面視で馬蹄形の補助足である。
【００２８】
なお、「支持多角形」は、階段昇降装置１００と床面と間の接地点群を凸状に張った辺で構成される凸多角形であり、曲線を含む概念である。
【００２９】
図７は、支持多角形の説明図であり、図７（Ａ）は、第一支持部５（破線領域）によって形成される支持多角形（斜線ハッチング領域）を示し、図７（Ｂ）は、第一支持部５と一つの付加的な接地点ＡＰ１とによって形成される支持多角形を示し、図７（Ｃ）は、第一支持部５と二つの付加的な接地点ＡＰ２、ＡＰ３とによって形成される支持多角形を示す。
【００３０】
このように、第一支持部５によって形成される支持多角形は、その支持多角形の外に付加的な接地点が追加された場合には、その付加的な接地点を含む支持多角形にまでその領域が拡大される。
【００３１】
また、第一支持部５は、上面視でＵ字型、Ｃ字型、Ｈ字型、Ｅ字型等の他の形状を有するものであってもよい。
【００３２】
駆動部１０は、第一リンク機構７０及び第二リンク機構９０を伸縮させる機能要素であり、例えば、電動モータ１１、第一回転軸１２、第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、第二回転軸１５、及び第三電磁ブレーキ１６で構成される。
【００３３】
電動モータ１１は、バッテリ等の電源から供給される電力により回転駆動される機能要素であり、例えば、図３で示すように、制御部１からの制御信号に応じ、本体部（ステータ）１１ａに対して駆動軸１１ｂを相対回転させ、或いは、駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａを相対回転させる。
【００３４】
また、電動モータ１１は、回転状態（回転方向、回転角度、回転速度等である。）を検出するための回転検出器１１ｃ（図示せず。）を備える。回転検出器１１ｃは、例えば、レゾルバ、エンコーダ等であって、その検出値を回転状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００３５】
第一回転軸１２は、電動モータ１１の駆動軸１１ｂに連結される機能要素であり、第一支持部５によって軸支されて駆動軸１１ｂと共に回転し、第一リンク機構７０を伸縮できるように第一リンク機構７０に係合される。
【００３６】
第一電磁ブレーキ１３は、バッテリ等の電源から供給される電力により第一回転軸１２の回転を制動するための制動力を制御する機能要素であり、例えば、制御部１からの制御信号に応じて、第一回転軸１２の回転を制動するための制動力を発生させ、或いはその制動力を解除する。
【００３７】
また、第一電磁ブレーキ１３は、制動力を発生させているか否か、すなわち動作状態か非動作状態かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００３８】
第二電磁ブレーキ１４は、バッテリ等の電源から供給される電力により電動モータ１１の本体部１１ａの回転を制動するための制動力を制御する機能要素であり、例えば、制御部１からの制御信号に応じて、電動モータ１１の本体部１１ａの回転を制動するための制動力を発生させ、或いはその制動力を解除する。
【００３９】
また、第二電磁ブレーキ１４は、第一電磁ブレーキ１３と同様、制動力を発生させているか否か、すなわち動作状態か非動作状態かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００４０】
第二回転軸１５は、電動モータ１１の本体部１１ａに間接的に連結される機能要素であり、第二支持部６０によって軸支されて本体部１１ａと共に回転し、第二リンク機構９０を伸縮できるように第二リンク機構９０に係合される。
【００４１】
第三電磁ブレーキ１６は、バッテリ等の電源から供給される電力により第二回転軸１５の回転を制動するための制動力を制御する機能要素であり、例えば、制御部１からの制御信号に応じて、第二回転軸１５の回転を制動するための制動力を発生させ、或いはその制動力を解除する。
【００４２】
また、第三電磁ブレーキ１６は、第一電磁ブレーキ１３及び第二電磁ブレーキ１４と同様、制動力を発生させているか否か、すなわち動作状態か非動作状態かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。
【００４３】
第一回転方向変換機構３０は、駆動部１０の回転駆動力を、駆動部１０の回転軸とは異なる回転軸周りの回転駆動力に変換するための機構であり、例えば、駆動部１０の回転駆動力を、駆動部１０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。
【００４４】
具体的には、第一回転方向変換機構３０は、例えば、傘歯車３１、３２、支持ボックス３３で構成される。
【００４５】
ここで、図８を参照しながら、第一回転方向変換機構３０の詳細について説明する。なお、図８は、図３の破線領域ＶＩＩＩに対応する図であり、支持ボックス３３の内部を断面図で示す。
【００４６】
傘歯車３１は、電動モータ１１の本体部１１ａと共に回転するよう本体部１１ａに結合される。傘歯車３２は、回転伝達機構４０と共に回転するよう回転伝達機構４０に結合される。支持ボックス３３は、傘歯車３１の回転軸３１Ｘを回転可能に支持する軸受３３ａ、及び、傘歯車３２の回転軸３２Ｘを回転可能に支持する軸受３３ｂを備える。また、支持ボックス３３は、傘歯車３１の回転軸３１Ｘと傘歯車３２の回転軸３２Ｘとが直交するように、傘歯車３１、３２を支持する。この構成により、第一回転方向変換機構３０は、駆動部１０の回転駆動力を、駆動部１０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。
【００４７】
回転伝達機構４０は、回転駆動力を伝達する伸縮可能な機構であり、例えば、テレスコープ式のリンク機構を備え、その伸縮方向に伸びる回転軸の周りを回転する。
【００４８】
第二回転方向変換機構５０は、回転伝達機構４０の回転駆動力を、回転伝達機構４０の回転軸とは異なる回転軸周りの回転駆動力に変換するための機構であり、例えば、回転伝達機構４０の回転駆動力を、回転伝達機構４０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。第二回転方向変換機構５０は、例えば、第一回転方向変換機構３０と同様、傘歯車５１、５２、支持ボックス５３で構成される。
【００４９】
傘歯車５１は、回転伝達機構４０と共に回転するよう回転伝達機構４０に結合される。傘歯車５２は、第二回転軸１５と共に回転するよう第二回転軸１５に結合される。支持ボックス５３は、傘歯車５１の回転軸を回転可能に支持する軸受、及び、傘歯車５２の回転軸を回転可能に支持する軸受を備える。また、支持ボックス５３は、傘歯車５１の回転軸と傘歯車５２の回転軸とが直交するように、傘歯車５１、５２を支持する。この構成により、第二回転方向変換機構５０は、回転伝達機構４０の回転駆動力を、回転伝達機構４０の回転軸と直交する回転軸の周りの回転駆動力に変換する。
【００５０】
第二支持部６０は、第二リンク機構９０を支持する機能要素であり、例えば、ガイド部６１、スライダ６２、連結ピン６３、６４、軸支部６５で構成される。
【００５１】
ガイド部６１は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの一方が枢動可能に連結されたスライダ６２を水平方向にスライド可能に支持し、且つ、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの他方が枢動可能に連結される部材である。
【００５２】
スライダ６２は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの一方が枢動可能に連結される部材であり、第一リンク機構７０の伸縮に応じ、ガイド部６１に沿ってスライドする。
【００５３】
連結ピン６３は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの一方を枢動可能にスライダ６２に連結する部材である。
【００５４】
連結ピン６４は、第一リンク機構７０の二つの上端のうちの他方を枢動可能にガイド部６１に連結する部材である。
【００５５】
軸支部６５は、ガイド部６１に固定的に取り付けられる部材であり、駆動部１０の第二回転軸１５を軸支する。
【００５６】
第一リンク機構７０は、回転関節を利用した直動機構であり、例えば、ラチス構造を用いて鉛直方向に伸縮可能な直動機構である。
【００５７】
具体的には、第一リンク機構７０は、一方の側が第一回転軸１２を介して第一支持部５に接続され、他方の側が第二支持部６０の連結ピン６３、６４を介して第二支持部６０のガイド部６１及びスライダ６２に接続される。
【００５８】
ここで、図９を参照して、第一リンク機構７０の動きについて説明する。なお、図９は、図６の破線領域ＩＸに対応する図であり、図９（Ａ）は、第一リンク機構７０が展開された（伸長された）状態を示し、図９（Ｂ）は、第一リンク機構７０が折り畳まれた（短縮された）状態を示す。
【００５９】
具体的には、図９（Ａ）に示す状態において駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を第一方向に回転させると、第一リンク機構７０が図９（Ｂ）で示すように折り畳まれ、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さも縮む。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第一方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第一方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を折り畳み、且つ、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さを短縮できる。なお、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、第二回転軸１５が回転することはないが、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、図９（Ａ）の矢印ＡＲ１で示すように、ガイド部６１に沿って図の左方向にスライドし、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離を大きくして、第一リンク機構７０が折り畳まれるようにする。
【００６０】
また、図９（Ｂ）に示す状態において駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を、第一方向とは反対の第二方向に回転させると、第一リンク機構７０が図９（Ａ）で示すように展開され、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さも伸びる。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第二方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第二方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を展開し、且つ、テレスコープ式の回転伝達機構４０の長さを延長できる。この場合も、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、第二回転軸１５が回転することはないが、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、図９（Ｂ）の矢印ＡＲ２で示すように、ガイド部６１に沿って図の右方向にスライドし、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離を小さくして、第一リンク機構７０が展開されるようにする。
【００６１】
第三支持部８０は、被昇降物を支持する機能要素であり、例えば、ガイド部８１、スライダ８２、連結ピン８３、８４で構成される。
【００６２】
ガイド部８１は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの一方が枢動可能に連結されたスライダ８２を鉛直方向にスライド可能に支持し、且つ、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの他方が枢動可能に連結される部材である。
【００６３】
また、ガイド部８１は、支持対象の被昇降物が取り付けられる部材であり、例えば、ボトル等の締め付け具を用いて被昇降物に締め付けられる。
【００６４】
スライダ８２は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの一方が枢動可能に連結される部材であり、第二リンク機構９０の伸縮に応じ、ガイド部８１に沿ってスライドする。
【００６５】
連結ピン８３は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの一方を枢動可能にスライダ８２に連結する部材である。
【００６６】
連結ピン８４は、第二リンク機構９０の二つの側端のうちの他方を枢動可能にガイド部８１に連結する部材である。
【００６７】
第二リンク機構９０は、第一リンク機構７０と同様に回転関節を利用した直動機構であり、例えば、ラチス構造を用いて水平方向に伸縮可能な機構である。
【００６８】
具体的には、第二リンク機構９０は、一方の側が第二回転軸１５を介して第二支持部６０に接続され、他方の側が第三支持部８０の連結ピン８３、８４を介して第三支持部８０のガイド部８１及びスライダ８２に接続される。
【００６９】
本実施例において、第二リンク機構９０の動きは、第一リンク機構７０の動きと同様、駆動部１０の回転駆動力によってもたらされる。具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第二方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、傘歯車３１、傘歯車３２、回転伝達機構４０、傘歯車５１、及び傘歯車５２を順番に回転させ、第二回転軸１５を第一方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を折り畳むことができる。また、スライダ８２は、ガイド部８１に沿って鉛直下方向にスライドし、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離を大きくして、第二リンク機構９０が折り畳まれるようにする。
【００７０】
また、駆動部１０の電動モータ１１が第二回転軸１５を、第一方向とは反対の第二方向に回転させると、第二リンク機構９０が展開される。具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第一方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、傘歯車３１、傘歯車３２、回転伝達機構４０、傘歯車５１、及び傘歯車５２を順番に回転させ、第二回転軸１５を第二方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を展開することができる。また、スライダ８２は、ガイド部８１に沿って鉛直上方向にスライドし、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離を小さくして、第二リンク機構９０が展開されるようにする。
【００７１】
図１０は、第一リンク機構７０又は第二リンク機構９０を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６の目標動作状態を示す。
【００７２】
図１０の「動作モード」における「鉛直方向伸縮モード」は、第一リンク機構７０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応し、「動作モード」における「水平方向伸縮モード」は、第二リンク機構９０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応する。また、図１０の「ＯＮ」は、電磁ブレーキが動作状態であることを表し、「ＯＦＦ」は、電磁ブレーキが非動作状態であることを表す。
【００７３】
このように、駆動部１０の第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６、並びに、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、及び第二回転方向変換機構５０は、電動モータ１１の回転駆動力の伝達先を第一リンク機構７０と第二リンク機構９０とで切り替える切り替え機構を構成する。具体的には、切り替え機構は、第一リンク機構７０を伸縮させるための第一回転軸１２の回転と、第二リンク機構９０を伸縮させるための第二回転軸１５の回転とを切り替える。
【００７４】
次に、図１１を参照しながら、制御部１の詳細について説明する。なお、図１１は、階段昇降装置１００の機能ブロック図であり、制御部１は、電動モータ１１、第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６のそれぞれ（以下、「制御対象」とする。）に有線又は無線で接続されるものとする。
【００７５】
制御部１は、移動制御部１ａ、位置検出装置ＰＳ、階段情報検出装置ＳＳ、及び記憶装置ＳＤを備え、移動制御部１ａに対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭ上に展開し、位置検出装置ＰＳが出力する検出値と、階段情報検出装置ＳＳが出力する検出値又は記憶装置ＳＤに記憶された情報とに基づいて、移動制御部１ａに対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００７６】
位置検出装置ＰＳは、階段昇降装置１００の位置を検出するための装置であり、例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機が受信したＧＰＳ信号に基づいて階段昇降装置１００の位置（緯度、経度、高度）を検出する。
【００７７】
また、位置検出装置ＰＳは、昇降対象となる階段までの距離を検出するレーザセンサであってもよい。
【００７８】
階段情報検出装置ＳＳは、昇降対象の階段に関する情報を検出するための装置であり、例えば、レーザセンサや超音波センサ等の検出値に基づいて昇降対象の階段の踏み面、蹴上げ等の階段情報を検出する。
【００７９】
記憶装置ＳＤは、各種情報を記憶するための装置であり、例えば、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体であって、昇降対象となる階段の階段情報を記憶する。この場合、階段昇降装置１００の操作者は、階段昇降装置１００に付属の無線操作端末等の操作部（図示せず。）を介して、昇降対象の階段の踏み面、蹴上げ等の階段情報を予め入力する。
【００８０】
制御部１の移動制御部１ａは、階段昇降装置１００を自律的に動作させるための機能要素であり、位置検出装置ＰＳの検出値と、階段情報検出装置ＳＳが検出する階段情報又は記憶装置ＳＤから読み出した階段情報とに基づいて、電動モータ１１の目標回転状態、並びに、第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６のそれぞれの目標動作状態を決定し、決定した目標回転状態及び目標動作状態に関する情報を含む制御信号を制御対象のそれぞれに対して出力する。
【００８１】
また、移動制御部１ａは、制御対象のそれぞれが出力する回転状態情報及び動作状態情報を所定のサンプリング周期で受信し、制御対象のそれぞれが目標回転状態及び目標動作状態となるよう、制御対象のそれぞれを独立に制御する。
【００８２】
次に、図１２を参照しながら、階段昇降装置１００が階段で被昇降物Ｖを昇降させる動作について説明する。
【００８３】
階段昇降装置１００が階段で被昇降物Ｖを昇降させる際の動きは、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）の六つの状態で表され、階段を昇る場合、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）の順で時系列に進行するものとする。なお、階段昇降装置１００の動きは、階段を降りる場合には、階段を昇る場合とは逆の順番で時系列に進行する。
【００８４】
また、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）のそれぞれは、階段で被昇降物Ｖを昇降させる階段昇降装置１００の側面図であり、被昇降物Ｖは、四つの車輪を備えた移動体である。したがって、被昇降物Ｖは、第一リンク機構７０を折り畳んで階段昇降装置１００の第一支持部５を床面から浮かせた状態で、階段昇降装置１００と共に移動することができる。なお、被昇降物Ｖは、オムニホイール等の全方向移動機構を備えた移動体であってもよい。
【００８５】
図１２（Ａ）において、階段昇降装置１００は、階段の一段目に被昇降物Ｖと第一支持部５とを接地させた状態となっている。また、駆動部１０の第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６、並びに、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、及び第二回転方向変換機構５０で構成される切り替え機構の動作モードは、電動モータ１１の回転駆動力を第一リンク機構７０に伝達する鉛直方向伸縮モード（図１０参照。）となっている。
【００８６】
図１２（Ｂ）において、階段昇降装置１００は、階段の一段目に第一支持部５を接地させたままの状態で、第一リンク機構７０を展開させて被昇降物Ｖを上方に鉛直移動させる。階段情報検出装置ＳＳが検出した階段情報又は記憶装置ＳＤに記憶された階段情報における階段の蹴上げ分だけ被昇降物Ｖを上昇させるためである。
【００８７】
その後、切り替え機構の動作モードは、鉛直方向伸縮モードから水平方向伸縮モードに切り替えられ、電動モータ１１の回転駆動力が第二リンク機構９０に伝達されるようにする。
【００８８】
図１２（Ｃ）において、階段昇降装置１００は、階段の一段目に第一支持部５を接地させたままの状態で、第二リンク機構９０を展開させて被昇降物Ｖを進行方向（図中右方向）に水平移動させる。
【００８９】
このとき、階段昇降装置１００は、そのＺＭＰ（Zero Moment Point）が、第一支持部５によって形成される支持多角形（図７（Ａ）参照。）内に維持されるよう、所定範囲内の値の加速度で被昇降物Ｖを進行方向に水平移動させる。
【００９０】
「ＺＭＰ」とは、重力と慣性力との合力が床面と交差する点であり、加速度が大きい程、進行方向に対する逆方向（以下、「進行逆方向」とする。）に移動する。進行方向における加速度が大きい程、進行逆方向の慣性力が大きくなるためである。そのため、加速度が小さい程、階段昇降装置１００のＺＭＰは、被昇降物Ｖの水平移動距離がより小さい段階で、その支持多角形の進行方向側の境界（図７（Ａ）の境界線ＢＬ参照。）から逸脱しやすくなる。仮に、ＺＭＰが支持多角形から逸脱すると、階段昇降装置１００は転倒を開始する。これに対し、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの加速度を所定範囲内の値の加速度とすることで、そのＺＭＰが第一支持部５による支持多角形から逸脱するのを遅らせるようにする（被昇降物Ｖの加速度がより小さい場合に比べ、被昇降物Ｖの水平移動距離がより大きくなるまでＺＭＰを支持多角形内に留まらせるようにする。）。
【００９１】
その後、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖを階段の二段目に接地させるために、進行方向に水平移動する被昇降物Ｖを所定の割合で減速させるようにする。仮に、被昇降物Ｖを減速させると、進行方向を向く慣性力が発生し、ＺＭＰは第一支持部５による支持多角形を進行方向側に大きく逸脱し、階段昇降装置１００は転倒を開始する。これに対し、階段昇降装置１００は、第一支持部５による支持多角形を拡大し、階段昇降装置１００のＺＭＰをその拡大後の支持多角形内に留めるようにする。具体的には、階段昇降装置１００は、所定範囲内の値の加速度で被昇降物Ｖを進行方向に水平移動させている間に、被昇降物Ｖの車輪を階段の二段目に接地させる。これにより、階段昇降装置１００は、第一支持部５による支持多角形（図７（Ａ）参照。）を、その車輪の接地点を含む支持多角形（図７（Ｃ）参照。）にまで拡大する。そして、階段昇降装置１００は、所定の割合で減速する階段昇降装置１００のＺＭＰがその拡大後の支持多角形内に留まるようにして階段昇降装置１００の転倒を抑えるようにする。
【００９２】
図１２（Ｄ）において、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの全ての車輪を階段の二段目に接地させる。その後、切り替え機構の動作モードは、水平方向伸縮モードから鉛直方向伸縮モードに切り替えられ、電動モータ１１の回転駆動力が再び第一リンク機構７０に伝達されるようにする。
【００９３】
図１２（Ｅ）において、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの全ての車輪を階段の二段目に接地させたままの状態で、第一リンク機構７０を折り畳んで第一支持体５を階段の蹴上げ分だけ上昇させるようにする。その後、切り替え機構の動作モードは、鉛直方向伸縮モードから水平方向伸縮モードに再び切り替えられ、電動モータ１１の回転駆動力が再び第二リンク機構９０に伝達されるようにする。
【００９４】
図１２（Ｆ）において、階段昇降装置１００は、被昇降物Ｖの全ての車輪を階段の二段目に接地させたままの状態で、第二リンク機構９０を折り畳んで第一支持体５を図の右方向に移動させる。このとき、階段昇降装置１００は、第一支持体５を階段の二段目に接地させた場合には、接地位置が一段高いのを除き、図１２（Ａ）の状態とほぼ同じ状態となる。
【００９５】
このようにして、階段昇降装置１００は、図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）の六つの状態を繰り返すようにして、被昇降物Ｖを一段ずつ昇らせることができる。被昇降物Ｖを一段ずつ降ろす場合も同様である。
【００９６】
なお、上述の階段昇降装置１００は、所定範囲内の値の加速度で被昇降物Ｖを進行方向に水平移動させることによって、第一支持部５によって形成される支持多角形内からそのＺＭＰが逸脱するのを遅らせるようにして転倒を防止する。しかしながら、階段昇降装置１００は、階段昇降装置１００の重心ＧＣの位置を動的に変化させるアクティブバランサ機構を用いることによって、進行方向における被昇降物Ｖの水平移動速度にかかわらず、第一支持部５によって形成される支持多角形内にその重心ＧＣの床面投影点を留まらせて転倒を防止するようにしてもよい。
【００９７】
以上の構成により、階段昇降装置１００は、一つの電動モータ１１と切り替え機構とを用いて第一リンク機構７０及び第二リンク機構９０のそれぞれを独立して動作させ、被昇降物Ｖの位置を上下及び前後に移動させながら、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。その結果、階段昇降装置１００は、二つの電動モータを利用する構成に比べ、さらにコンパクトで低コストとなる構造を採用しながらも、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。なお、階段昇降装置１００は、切り替え機構を採用することなく、電動モータ１１とは別の電動モータで第二回転軸１５を回転させて第二リンク機構９０を動作させるようにしてもよい。
【００９８】
また、階段昇降装置１００は、複数の電磁ブレーキを利用した切り替え機構を採用するため、切り替えタイミングが固定される機械式の切り替え機構を採用した場合に比べ、切り替えタイミングをより柔軟に設定することができる。その結果、階段昇降装置１００は、蹴上げ（高さ）や踏み面（奥行き）の異なる複数の階段のそれぞれに対応することができる。
【実施例２】
【００９９】
次に、図１３〜１９を参照しながら、本発明の第二実施例に係る階段昇降装置１００Ａについて説明する。
【０１００】
図１３〜図１７は、本発明の第二実施例に係る階段昇降装置１００Ａの概略図であり、図１３が背面斜視図を示し、図１４が背面図を示し、図１５が前面斜視図を示す。また、図１６が上面図を示し、図１７が左側面図を示す。
【０１０１】
階段昇降装置１００Ａは、主に、制御部１、第一支持部５、駆動部１０、回転伝達機構４０Ａ、第二支持部６０、第一リンク機構７０、第三支持部８０、及び第二リンク機構９０で構成される。
【０１０２】
また、階段昇降装置１００Ａは、第一回転方向変換機構３０、回転伝達機構４０、第二回転方向変換機構５０の代わりに、回転伝達機構４０Ａを備える点で、第一実施例に係る階段昇降装置１００と相違するが、その他の点で階段昇降装置１００と共通する。そのため、以下では、共通点の説明を省略し、また、共通の構成要素を同じ参照符号で参照しながら、相違点を詳細に説明する。
【０１０３】
回転伝達機構４０Ａは、回転駆動力を伝達する伸縮可能な機構であり、主に、プーリ４１、第一電磁石プーリ４２、第二電磁石プーリ４３、第三電磁石プーリ４４、第四電磁石プーリ４５、第五電磁石プーリ４６、及び第六電磁石プーリ４７で構成される。
【０１０４】
また、本実施例において、回転伝達機構４０Ａは、電動モータ１１の回転駆動力の伝達先を第一リンク機構７０と第二リンク機構９０とで切り替える切り替え機構を構成する。具体的には、切り替え機構は、第一リンク機構７０を伸縮させるための第一回転軸１２の回転と、第二リンク機構９０を伸縮させるための第二回転軸１５の回転とを切り替える。
【０１０５】
プーリ４１は、電動モータ１１の本体部１１ａに固定され、本体部１１ａと共に回転するプーリである。
【０１０６】
第一電磁石プーリ４２は、回転軸４２Ｘに対して回転可能に且つ軸方向に移動可能に取り付けられる可動部４２ａと、回転軸４２Ｘに対して回転可能に且つ軸方向に移動不能に取り付けられる固定部４２ｂとで構成される。
【０１０７】
また、第一電磁石プーリ４２は、制御部１からの制御信号に応じてその動作状態と非動作状態とを切り替える。そして、第一電磁石プーリ４２は、動作状態であるか否かを動作状態情報として所定のサンプリング周期で繰り返し制御部１に対して出力する。第二電磁石プーリ４３〜第六電磁石プーリ４７についても同様である。
【０１０８】
ここで、図１８を参照しながら、第一電磁石プーリ４２の動きを説明する。なお、図１８は、図１４の破線領域ＸＶＩＩＩに対応する図であり、図１８（Ａ）が第一電磁石プーリ４２の動作状態を示し、図１８（Ｂ）が第一電磁石プーリ４２の非動作状態を示す。
【０１０９】
また、図１８は、代表として第一電磁石プーリ４２を参照しながらその動きを説明するが、第二電磁石プーリ４３〜第六電磁石プーリ４７のそれぞれの動きは、第一電磁石プーリ４２の動きと同様である。
【０１１０】
第一電磁石プーリ４２は、バッテリ等の電源から電力の供給を受け、可動部４２ａ及び固定部４２ｂのそれぞれに配置された電磁石で電磁力（引力）を発生させ、可動部４２ａを固定部４２ｂの方へ引き付ける。その結果、第一電磁石プーリ４２は、図１８（Ａ）で示すような動作状態となり、可動部４２ａと固定部４２ｂとを一体回転可能にする。
【０１１１】
一方、第一電磁石プーリ４２は、バッテリ等の電源から電力の供給を受け、可動部４２ａ及び固定部４２ｂのそれぞれに配置された電磁石で電磁力（斥力）を発生させ、可動部４２ａを固定部４２ｂから遠ざける。その結果、第一電磁石プーリ４２は、図１８（Ｂ）で示すような非動作状態となり、可動部４２ａと固定部４２ｂとを一体回転不能にする。なお、第一電磁石プーリ４２は、斥力を発生させることなく、単に電磁力を消失させるだけで非動作状態をもたらすようにしてもよい。
【０１１２】
次に、図１９を参照しながら、第一リンク機構７０又は第二リンク機構９０を伸縮させるときの第一電磁ブレーキ１３、第二電磁ブレーキ１４、及び第三電磁ブレーキ１６、並びに、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁力プーリ４７の目標動作状態について説明する。なお、図１９の「動作モード」における「鉛直方向伸縮モード」は、第一リンク機構７０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応し、「動作モード」における「水平方向伸縮モード」は、第二リンク機構９０を展開し或いは折り畳むときの動作に対応する。また、図１９の「ＯＮ」は、電磁ブレーキ、電磁力プーリが動作状態であることを表し、「ＯＦＦ」は、電磁ブレーキ、電磁力プーリが非動作状態であることを表す。
【０１１３】
図１９の「鉛直方向伸縮モード」で示す設定において駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を第一方向に回転させると、第一リンク機構７０が折り畳まれる。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第一方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第一方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を折り畳むことができる。なお、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、プーリ４１が回転することはなく、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７、及び第二回転軸１５が回転することもない。しかしながら、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７は、非動作状態となるように制御されてもよい。電動モータ１１の回転駆動力が第二回転軸１５に伝達されるのをより確実に防止するためである。また、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離が大きくなるようにガイド部６１に沿ってスライドし、第一リンク機構７０が折り畳まれるようにする。
【０１１４】
また、図１９の「鉛直方向伸縮モード」で示す設定において、駆動部１０の電動モータ１１が第一回転軸１２を、第一方向とは反対の第二方向に回転させると、第一リンク機構７０が展開される。より具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を解除し、且つ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を発生させた状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した本体部１１ａに対して駆動軸１１ｂが第二方向に回転する。第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されることはないが、第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、第一回転軸１２を第二方向に回転させることができ、第一リンク機構７０を展開できる。この場合も、電動モータ１１の本体部１１ａが回転しないため、プーリ４１が回転することはなく、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７、及び第二回転軸１５が回転することもない。しかしながら、第一電磁石プーリ４２〜第六電磁石プーリ４７は、非動作状態となるように制御されてもよい。電動モータ１１の回転駆動力が第二回転軸１５に伝達されるのをより確実に防止するためである。また、第三電磁ブレーキ１６は、第二回転軸１５の回転を確実に制動するための制動力を発生させてもよい。また、スライダ６２は、連結ピン６３と連結ピン６４との間の距離が小さくなるようにガイド部６１に沿ってスライドし、第一リンク機構７０が展開されるようにする。
【０１１５】
また、図１９の「水平方向伸縮モード」で示すように、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第二方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第一方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、プーリ４１、第一電磁石プーリ４２（動作状態）、第二電磁石プーリ４３（動作状態）、第三電磁石プーリ４４（動作状態）、第四電磁石プーリ４５（動作状態）、第五電磁石プーリ４６（動作状態）、及び第六電磁石プーリ４７（動作状態）を順番に回転させ、第二回転軸１５を第一方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を折り畳むことができる。また、スライダ８２は、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離が大きくなるようにガイド部８１に沿って鉛直下方向にスライドし、第二リンク機構９０が折り畳まれるようにする。
【０１１６】
また、図１９の「水平方向伸縮モード」で示す設定において、駆動部１０の電動モータ１１が第二回転軸１５を、第二方向とは反対の第一方向に回転させると、第二リンク機構９０が展開される。具体的には、第一電磁ブレーキ１３の制動力を発生させ、第二電磁ブレーキ１４の制動力を解除し、且つ第三電磁ブレーキ１６の制動力を解除した状態で、駆動部１０の電動モータ１１を第一方向に回転させると、静止した駆動軸１１ｂに対して本体部１１ａが第二方向に回転する。第二電磁ブレーキ１４によって本体部１１ａの回転が制動されることはないが、第一電磁ブレーキ１３によって駆動軸１１ｂの回転が制動されるためである。その結果、駆動部１０は、本体部１１ａ、プーリ４１、第一電磁石プーリ４２（動作状態）、第二電磁石プーリ４３（動作状態）、第三電磁石プーリ４４（動作状態）、第四電磁石プーリ４５（動作状態）、第五電磁石プーリ４６（動作状態）、及び第六電磁石プーリ４７（動作状態）を順番に回転させ、第二回転軸１５を第二方向に回転させることができ、第二リンク機構９０を展開することができる。また、スライダ８２は、連結ピン８３と連結ピン８４との間の距離が小さくなるようガイド部８１に沿って鉛直上方向にスライドし、第二リンク機構９０が展開されるようにする。
【０１１７】
以上の構成により、階段昇降装置１００Ａは、一つの電動モータ１１と切り替え機構としての回転伝達機構４０Ａとを用いて第一リンク機構７０及び第二リンク機構９０のそれぞれを独立して動作させ、被昇降物Ｖの位置を上下及び前後に移動させながら、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。その結果、階段昇降装置１００Ａは、二つの電動モータを利用する構成に比べ、さらにコンパクトで低コストとなる構造を採用しながらも、階段で被昇降物Ｖを昇降させることができる。
【０１１８】
また、階段昇降装置１００Ａは、複数の電磁ブレーキを利用した切り替え機構を採用するため、切り替えタイミングが固定される機械式の切り替え機構を採用した場合に比べ、切り替えタイミングをより柔軟に設定することができる。その結果、階段昇降装置１００は、蹴上げ（高さ）や踏み面（奥行き）の異なる複数の階段のそれぞれに対応することができる。
【０１１９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１２０】
例えば、上述の実施例において、階段昇降装置１００、１００Ａは、自律的に動作するものとして説明されているが、階段昇降装置１００、１００Ａから延びるコード等に接続される操作部（例えば、十字カーソルを備えたコントローラである。）を通じて操作者が手動で操作するものであってもよく、無線操作端末等を介した遠隔操作によって操作者が手動で操作するものであってもよい。
【０１２１】
また、上述の実施例において、階段昇降装置１００、１００Ａは、階段で被昇降物を昇降させるために用いられるが、被昇降物が溝や段差を跨ぐのを補助するために用いられてもよい。
【０１２２】
また、上述の実施例は、被昇降物Ｖが４つの車輪を備えた移動体である例について説明するが、車輪の数は適宜選択され得るものである。また、被昇降物Ｖは、車輪を備えていなくてもよい。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・制御部 １ａ・・・移動制御部 ５・・・第一支持部 １０・・・駆動部 １１・・・電動モータ １１ａ・・・本体部 １１ｂ・・・駆動軸 １２・・・第一回転軸 １３・・・第一電磁ブレーキ １４・・・第二電磁ブレーキ １５・・・第二回転軸 １６・・・第三電磁ブレーキ ３０・・・第一回転方向変換機構 ３１、３２・・・傘歯車 ３１Ｘ、３２Ｘ・・・回転軸 ３３・・・支持ボックス ３３ａ、３３ｂ・・・軸受 ４０・・・回転伝達機構 ４１・・・プーリ ４２〜４７・・・電磁石プーリ ４２ａ〜４７ａ・・・可動部 ４２ｂ〜４７ｂ・・・固定部 ４２Ｘ〜４７Ｘ・・・回転軸 ５０・・・第二回転方向変換機構 ５１、５２・・・傘歯車 ５３・・・支持ボックス ６０・・・第二支持部 ６１・・・ガイド部 ６２・・・スライダ ６３、６４・・・連結ピン ６５・・・軸支部 ７０・・・第一リンク機構 ８０・・・第三支持部 ８１・・・ガイド部 ８２・・・スライダ ８３、８４・・・連結ピン ９０・・・第二リンク機構 １００、１００Ａ・・・階段昇降装置 ＡＰ１〜ＡＰ３・・・接地点 Ｂ１〜Ｂ４・・・ベルト ＢＬ・・・境界線 Ｈ１・・・水平軸 Ｌ１〜Ｌ４・・・リンク Ｍ１、Ｍ２・・・電動モータ ＰＳ・・・位置検出装置 Ｓ１〜Ｓ３・・・支持部 ＳＳ・・・階段情報検出装置 ＳＤ・・・記憶装置 ＳＴ１、ＳＴ２・・・リンク部 Ｖ・・・被昇降物 Ｖ１・・・鉛直軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置であって、
鉛直方向に伸縮する第一リンク機構と、
水平方向に伸縮する第二リンク機構と、
前記第一リンク機構の一方の側に接続される足と、を備え、
前記第二リンク機構の一方の側は、前記第一リンク機構の他方の側に接続され、
前記被昇降物は、前記第二リンク機構の他方の側で支持される、
ことを特徴とする階段昇降装置。
【請求項２】
前記第一リンク機構及び前記第二リンク機構を伸ばし、前記足を第一の階段面に載せた状態で前記被昇降物を第二の階段面に載せる、
ことを特徴とする請求項１に記載の階段昇降装置。
【請求項３】
前記第一リンク機構及び前記第二リンク機構を縮め、前記被昇降物を前記第二の階段面に載せた状態で前記足を前記第二の階段面に載せる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の階段昇降装置。
【請求項４】
前記第一リンク機構を伸縮する第一モータと、
前記第二リンク機構を伸縮する第二モータと、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の階段昇降装置。
【請求項５】
前記第一モータは、前記第二モータを兼ねる、
ことを特徴とする請求項４に記載の清掃装置。
【請求項６】
前記第一モータの駆動力の伝達先を前記第一リンク機構と前記第二リンク機構とで切り替える切り替え機構を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の清掃装置。
【請求項１】
階段で被昇降物を昇降させる階段昇降装置であって、
鉛直方向に伸縮する第一リンク機構と、
水平方向に伸縮する第二リンク機構と、
前記第一リンク機構の一方の側に接続される足と、を備え、
前記第二リンク機構の一方の側は、前記第一リンク機構の他方の側に接続され、
前記被昇降物は、前記第二リンク機構の他方の側で支持される、
ことを特徴とする階段昇降装置。
【請求項２】
前記第一リンク機構及び前記第二リンク機構を伸ばし、前記足を第一の階段面に載せた状態で前記被昇降物を第二の階段面に載せる、
ことを特徴とする請求項１に記載の階段昇降装置。
【請求項３】
前記第一リンク機構及び前記第二リンク機構を縮め、前記被昇降物を前記第二の階段面に載せた状態で前記足を前記第二の階段面に載せる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の階段昇降装置。
【請求項４】
前記第一リンク機構を伸縮する第一モータと、
前記第二リンク機構を伸縮する第二モータと、を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の階段昇降装置。
【請求項５】
前記第一モータは、前記第二モータを兼ねる、
ことを特徴とする請求項４に記載の清掃装置。
【請求項６】
前記第一モータの駆動力の伝達先を前記第一リンク機構と前記第二リンク機構とで切り替える切り替え機構を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の清掃装置。
【図１】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−４９５０８（Ｐ２０１３−４９５０８Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７９３９（Ｐ２０１１−１８７９３９）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
[ Back to top ]