移动体以及移动体系统的制作方法
【专利摘要】本发明的课题是，提供一种以简单的结构能够越过台阶的移动体以及移动体系统。为了解决所述课题，实施方式的一个方式的移动体(1)具备移动部(20)、上体部(10)和控制部(23a)。移动部(20)具有：沿行进方向的前后配置的多个驱动轮(22、24)。上体部(10)由移动部(20)支承，并且被设置成能够改变关于行进方向的重心位置。控制部(23a)对上体部(10)发出根据路面的状态来改变重心位置的指示。
【专利说明】移动体以及移动体系统
【技术领域】
[0001] 本发明公开的实施方式涉及移动体以及移动体系统。
【背景技术】
[0002] 以往，已知有一种移动机器人：其具备使用了车轮的移动机构，能够在地面等上行 走并且移动。所述移动机器人例如在工厂、研究所或办公室这样的多种场合下、具有搬运物 体或引导客人这样的多种用途。
[0003] 但是，地面等往往因例如电缆的布线或作业方案的原因等而出现台阶的情况较 多。而且，在所述台阶的高度超过车轮半径的情况下，使用了车轮的移动机构越过该台阶是 很困难的。
[0004] 因此，提出了不受台阶的限制就能够移动的移动机构，例如有具备履带的结构或 者具备脚轮机构的结构，所述脚轮机构在主体上所设的自由伸缩的脚部的前端具有车轮 (例如参照专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2003-205480号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 然而，现有的移动机器人，在越过台阶的方面还需要履带或脚轮机构这样复杂的 机构，在这一点上还有进一步改善的余地。
[0010] 另外，由于机构复杂，所以在平常的移动时也需要较多的动力，并存在行走效率低 的问题。在这一点上，仅使用了车轮的移动机构虽然结构简单，并且行走效率也高，但如上 所述，在台阶的高度超过车轮半径的情况下，无法越过该台阶。
[0011] 此外，所述课题不仅在移动机器人中、而且在所有的移动体中都是共同的课题。
[0012] 本发明实施方式的一个方式是鉴于上述情况而完成的，其目的是，提供一种以简 单的结构就能够越过台阶的移动体以及移动体系统。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明实施方式的一个方式的移动体具备移动部、上体部和控制部。所述移动部 具有：沿行进方向的前后配置的多个驱动轮。所述上体部由所述移动部支承，并且被设置成 能够改变关于所述行进方向的重心位置。所述控制部对所述上体部发出根据路面的状态来 改变所述重心位置的指示。
[0015] 发明的效果
[0016] 根据本发明实施方式的一个方式，能够以简单的结构越过台阶。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1A是表不实施方式的移动机器人的结构的正面不意图。
[0018] 图1B是表示实施方式的移动机器人的结构的侧面示意图。
[0019] 图2A是台阶跨越的基本观点的说明图（其1)。
[0020] 图2B是台阶跨越的基本观点的说明图（其2)。
[0021] 图3是表示移动机器人的结构的框图。
[0022] 图4是重心位置变更部执行的重心位置控制处理的说明图。
[0023] 图5是台阶跨越控制部中的防滑控制处理的说明图。
[0024] 图6是表示移动机器人的动作顺序的流程图。
[0025] 图7A是表示变形例的移动机器人的结构的侧面示意图。
[0026] 图7B是表示变形例的移动体的结构的侧面示意图。
【具体实施方式】
[0027] 以下参照附图，对本申请公开的移动体以及移动体系统的实施方式进行详细说 明。此外，本发明并不受以下所示的实施方式限定。
[0028] 另外，在以下所示的实施方式中，对移动体是具备移动机构的移动机器人进行说 明。另外，以下在提及"台阶面"的情况下，都是指形成台阶的侧壁面。
[0029] 图1A是表示实施方式的移动机器人1的结构的正面示意图。另外，图1B是表示 实施方式的移动机器人1的结构的侧面示意图。
[0030] 此外，在以图1A以及图1B为首的各图中，从容易理解说明的观点出发，仅示意性 地示出了移动机器人1。因此，前轮22以及后轮24(都在后面说明）看上去都是从躯体部 21 (后述）分离，但实际上是连接的。
[0031] 另外，在图1A以及图1B中，为了容易理解说明，图示了包含以铅垂向上为正方向 的Z轴在内的三维的正交坐标系。因此，沿着XY平面的方向是指"水平方向"。在用于以下 说明的其他附图中，有时也会适当地表示所述正交坐标系。此外，在本实施方式的说明中， 将移动机器人1设为，以X轴的正方向为行进方向进行移动（参照图1B)。
[0032] 如图1A所示，移动机器人1具备上体部10和移动部20。上体部10具备主体部 11和腰部12。
[0033] 移动部20具备躯体部21和一对前轮22。前轮22分别具有1对1对应关系的电 机m。电机m分别驱动对应的前轮22。因此，前轮22都是驱动轮。
[0034] 另外，如图1B所不，移动部20具备后轮24。此外，虽然在图1B中没有不出，但后 轮24也具备一对。而且，后轮24也分别具有1对1对应关系的电机m，并分别由所述电机 m驱动。因此，后轮24也都是驱动轮。即、移动部20采用四轮驱动方式。
[0035] 此外，只要车轮和电机m是1对1对应关系，移动部20也可以不是四轮驱动方式。 例如，可以是前后轮各一个轮的二轮驱动方式，也可以是前两个轮、后一个轮等的三轮驱动 方式。
[0036] 在这里，如图1A所示，各个电机m分别被控制装置23控制，所述控制装置23收纳 在躯体部21中（参照图中的箭头102)。此外，控制装置23的配置位置并不仅限于图示的 例子，例如，也可以将控制装置23配置成与移动机器人1分离，并通过无线通信等进行远程 控制。关于控制装置23的结构的详细情况，使用图3在后面进行说明。
[0037] 另外，如图1A以及图1B所示，躯体部21用于支承在腰部12围绕腰轴AXy能够转 动的上体部1〇(参照图1A的双箭头101)。因此，根据在所述腰部12中的围绕腰轴AXy的 转动，整个上体部10能够改变重心位置。
[0038] 此外，腰轴AXy是在俯视观察时与行进方向大致正交的转动轴。另外，腰部12的 转动量由上述控制装置23控制。关于这一点的详细情况，使用图4在后面进行说明。
[0039] 而且，如图1B所示，实施方式的移动机器人1在地面501上行走的过程中、与高度 h超过车轮半径R的台阶面502抵接时，通过改变上述的重心位置并且控制全驱动轮的滑移 率，由此，使前轮22以及后轮24能可靠地附着在地面501以及台阶面502、并越过台阶。
[0040] 以下，对所述控制的详细情况依次进行说明。此外，在本实施方式中，对于一对前 轮22同时与台阶面502抵接的情况进行说明。另外，将台阶面502设为与地面501垂直。
[0041] 首先，关于用于使移动机器人1跨越台阶的基本观点，使用图2A以及图2B进行说 明。图2A以及图2B是台阶跨越的基本观点的说明图。此外，在图2A中，仅示意性地示出 了说明所需的前轮22以及后轮24。
[0042] 一般来说，在移动机构使用了车轮的情况下，难以越过高度h超过车轮半径R的台 阶。但是，在这里，如果能够将前轮22与台阶面502、以及后轮24与地面501维持为粘着状 态，即、如果使前轮22以及后轮24不滑移而呈持续附着的状态，就能够越过台阶。
[0043] 对此进行具体说明。首先，设定移动机器人1的重量（以下称为"车身重量"）为 M，重力加速度为g，前轮22的重量相对于车身重量M的比例为k。另外，设定前轮22以及 台阶面502之间的摩擦系数为ii f,后轮24以及地面501之间的摩擦系数为y
[0044] 在所述情况下，如图2A所示，如果向台阶面502压紧的压紧力为F，则"F = i^(l-k)Mg"。另夕卜，如果向台阶面502驱动的驱动力为Fd，则"Fd= yfF"。
[0045] 另外，如图2A所示，对前轮22施加的负载Fdf成为"F df = kMg"，对后轮24施加的 负载 成为 "F& = (l-k)Mg"。
[0046] 从这些关系式可知，上方向位移为Vy时的前轮22的与上下方向相关的运动，用下 式⑴表示。
[0047][数式1]
【权利要求】
1. 一种移动体，其特征在于，具备： 移动部，其具有沿行进方向的前后配置的多个驱动轮； 上体部，其由所述移动部支承，并且被设置成能够关于所述行进方向改变重心位置；以 及 控制部，其对所述上体部发出根据路面的状态来改变所述重心位置的指示。
2. 如权利要求1所述的移动体，其特征在于， 所述移动体还具备：对所述移动体的速度进行检测的速度检测部， 所述控制部在使所述驱动轮与形成台阶的侧壁面即台阶面抵接的状态下，基于由所述 速度检测部检测的速度，利用以使该驱动轮的滑移率纳入规定范围的数值的方式进行调节 后的驱动力，来驱动所述驱动轮。
3. 如权利要求1或2所述的移动体，其特征在于， 所述上体部以俯视时能够围绕与所述行进方向大致正交的转动轴转动的方式，由所述 移动部支承， 所述控制部根据路面的状态而使所述上体部围绕所述转动轴转动从而改变所述重心 位置。
4. 如权利要求3所述的移动体，其特征在于， 所述控制部在使所述驱动轮与所述台阶面抵接的状态下，利用以使对该驱动轮施加的 负载、小于由该驱动轮对该台阶面施加的驱动力的方式进行调节后的转动量，使所述上体 部围绕所述转动轴转动。
5. 如权利要求1所述的移动体，其特征在于， 所述上体部具有：基端部以能够转动的方式由该上体部支承的臂部， 所述控制部通过使所述上体部转动所述臂部来改变所述重心位置。
6. -种移动体系统，其特征在于， 所述移动体系统具备移动体和控制部， 所述移动体具备移动部和上体部，所述移动部具有沿行进方向的前后配置的多个驱动 轮；所述上体部由所述移动部支承，并且被设置成能够关于所述行进方向改变重心位置； 所述控制部对所述上体部发出根据路面的状态来改变所述重心位置的指示。
7. 如权利要求6所述的移动体系统，其特征在于， 所述移动体系统还具备：对所述移动体的速度进行检测的速度检测部， 所述控制部在使所述驱动轮与形成台阶的侧壁面即台阶面抵接的状态下，基于由所述 速度检测部检测的速度，利用以使该驱动轮的滑移率纳入规定范围的数值的方式进行调节 后的驱动力，来驱动所述驱动轮。
【文档编号】G05D1/02GK104412191SQ201280074297
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】高濑善康 申请人:株式会社安川电机