特許 6635331 複腕移動ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6635331

(24)【登録日】2019年12月27日

(45)【発行日】2020年1月22日

(54)【発明の名称】複腕移動ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 5/00 20060101AFI20200109BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20200109BHJP

   B62D 57/024 20060101ALI20200109BHJP

   B62D 55/065 20060101ALN20200109BHJP

   B62D 55/075 20060101ALN20200109BHJP

【ＦＩ】

   B25J5/00 C

   B25J5/00 B

   B25J9/06 E

   B62D57/024 P

   !B62D55/065

   !B62D55/075 Z

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-175327(P2015-175327)

(22)【出願日】2015年9月7日

(65)【公開番号】特開2017-52013(P2017-52013A)

(43)【公開日】2017年3月16日

【審査請求日】2018年8月29日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２７年３月１０日 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｉｋｕｃｈｉｓｅｉｓａｋｕｓｈｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｍｐａｎｙ／ｎｅｗｓ．ｈｔｍｌを通じて発表 平成２７年３月１３日 株式会社菊池製作所南相馬工場で開催された成果発表会にて発表 平成２７年８月２７日 日本経済新聞 平成２７年８月２７日付夕刊第１面に掲載

(73)【特許権者】

【識別番号】899000068

【氏名又は名称】学校法人早稲田大学

(73)【特許権者】

【識別番号】591117413

【氏名又は名称】株式会社菊池製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100114524

【弁理士】

【氏名又は名称】榎本 英俊

(72)【発明者】

【氏名】亀▲崎▼ 允啓

(72)【発明者】

【氏名】石田 健蔵

(72)【発明者】

【氏名】橋本 健二

(72)【発明者】

【氏名】関 雅俊

(72)【発明者】

【氏名】一柳 健

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１８４８４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−０３１６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１１５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４９２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０７２０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１８０８８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−２８０１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７０３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１７１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２６１６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２５４７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８０８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４４８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３８６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０８２０６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ ５／００−１８／０２

Ｂ６２Ｄ ５５／０７５−５７／０３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定範囲内で動作可能な複数の腕部を含む車体と、当該車体を移動させるように地面に接触しながら動作する走行体と、現在の状況を把握するための検出装置と、操作者の操作に応じて前記各腕部及び前記走行体の動作を制御する制御装置とを備えた複腕移動ロボットにおいて、
前記腕部は、前記地面が所定の不整地状態のときに、先端側で当該地面に接触しながら前記車体の移動をアシスト可能に構成され、
前記走行体は、前記車体の左右両側に位置して前記車体の移動用に回転するメインクローラと、当該各メインクローラの前後の側部にそれぞれ繋がり、前記メインクローラの回転に伴って回転可能な前後一対のフリッパとにより構成されたクローラを備え、
前記各フリッパは、前記制御装置での制御により、前記メインクローラに対する姿勢を可変に動作し、
前記検出装置は、複腕移動ロボットの自己位置を検出する位置センサと、複腕移動ロボットの周囲の物体を認識する空間認識センサとを備え、
前記制御装置は、前記腕部及び前記走行体を協調動作させることで、前記車体の移動をアシストするように、前記腕部と前記走行体の動作制御を自動的に行う自動制御手段を備え、
前記自動制御手段では、前記走行体の動作のみでは走行できない不整地状態の地面を走行させる不整地走行モードによる制御がなされ、
前記不整地走行モードでは、前記空間認識センサの検出結果により、前記地面に対する段差が発見されたときに、前方の前記フリッパの先端の姿勢を変化させながら前記車体を前進させるように前記クローラ全体を回転動作させるとともに、前記位置センサの検出結果により、前記クローラ全体の回転動作のみでは前記段差を上り下りできないと判断された場合に、前記腕部を前記地面に接触させた上で動作させながら、前記車体が移動するように、前記腕部及び前記走行体の動作制御を行うことを特徴とする複腕移動ロボット。

【請求項2】

前記検出装置は、複腕移動ロボットの自己姿勢を検出する姿勢センサを更に備え、
前記不整地走行モードでは、前記姿勢センサでの自己姿勢の検出結果に基づき、一部の前記腕部を上げ下げしながら、複腕移動ロボット全体のゼロモーメントポイントを調整することを特徴とする請求項１記載の複腕移動ロボット。

【請求項3】

所定範囲内で動作可能な複数の腕部を含む車体と、当該車体を移動させるように地面に接触しながら動作する走行体と、現在の状況を把握するための検出装置と、操作者の操作に応じて前記各腕部及び前記走行体の動作を制御する制御装置とを備えた複腕移動ロボットにおいて、
前記腕部は、前記地面が所定の不整地状態のときに、先端側で当該地面に接触しながら前記車体の移動をアシスト可能に構成され、
前記走行体は、前記車体の左右両側に位置して前記車体の移動用に回転するメインクローラと、当該各メインクローラの前後の側部にそれぞれ繋がり、前記メインクローラの回転に伴って回転可能な前後一対のフリッパとにより構成され、
前記各フリッパは、前記制御装置での制御により、前記メインクローラに対する姿勢を可変に動作し、
前記検出装置は、複腕移動ロボットの自己位置を検出する位置センサと、複腕移動ロボットの周囲の物体を認識する空間認識センサとを備え、
前記制御装置は、前記腕部及び前記走行体を協調動作させることで、前記車体の移動をアシストするように、前記腕部と前記走行体の動作制御を自動的に行う自動制御手段を備え、
前記自動制御手段では、進行方向の前方に存在する障害物を前記走行体で踏まずに跨いで乗り越える跨ぎ走行モードによる制御がなされ、
前記跨ぎ走行モードでは、前記空間認識センサにより前記障害物が発見された場合に、前後の前記フリッパを起立姿勢とし、前記車体を前記障害物よりも高い位置に持ち上げた後、前方の前記腕部が前記障害物の先に位置するように、前後の前記腕部を前記地面に接触させた上で、前方の前記フリッパを水平姿勢にしながら、前記腕部の動作によって前記車体を前進させ、前記検出装置の検出結果により、前方の前記フリッパが前記障害物の上方を超えたときに、前方の前記フリッパを起立姿勢にするとともに、後方の前記フリッパを水平姿勢にし、前記腕部の動作によって前記車体を更に前進させるように、前記腕部及び前記走行体の動作制御を行うことを特徴とする複腕移動ロボット。

【請求項4】

前記検出装置は、複腕移動ロボットの自己姿勢を検出する姿勢センサを更に備え、
前記跨ぎ走行モードでは、前記腕部の動作によって前記車体を前進させる際に、前記姿勢センサの検出結果に基づき、複腕移動ロボット全体のゼロモーメントポイントを考慮しながら、前記各腕部の位置及び姿勢により前記車体のバランスを取ることを特徴とする請求項３記載の複腕移動ロボット。

【請求項5】

前記自動制御手段では、前記腕部の動作による特定の作業を自動化する作業モードによる制御がなされ、
前記作業モードでは、少なくとも一部の前記フリッパの姿勢を変化させ、及び／又は、前記作業に使用していない前記腕部の少なくとも一部を前記地面に押し当てることで、前記車体を安定化させることを特徴とする請求項１又は３記載の複腕移動ロボット。

【請求項6】

前記制御装置は、操作者によるマニュアル操作により、前記腕部と前記走行体の動作制御を行うマニュアル制御手段を更に備え、前記操作者による任意操作により、前記自動制御手段と前記マニュアル制御手段とによる制御を切り替え可能に設けられていることを特徴とする請求項１、３又は５記載の複腕移動ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業用アームを複数備えた移動ロボットに係り、更に詳しくは、過酷環境下での災害対応作業を行うのに好適となる複腕移動ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

災害発生時、２次災害が起こる可能性のある作業環境や、放射線、火災、有毒ガス等の人間が入れないような過酷環境下での災害対応作業を行うために、遠隔操作型ロボットの導入が期待されている。現在、災害現場において、瓦礫処理等の作業に活躍しているのは、油圧ショベルやブルドーザ等の大型の建設機械であり、前述の過酷環境下のように、人間の直接作業が危険となる現場では、遠隔操縦による大型の建設機械での作業が行われる。

【0003】

しかしながら、災害現場は、大型の建設機械を導入できる広いところばかりではなく、密集した民家の狭い空間や、複雑な形状の狭い農地、或いは、山間部などで地面の傾斜が急な土地等がある。そのような場所には、大型の建設機械が入ることができず作業が困難になる。また、住宅密集地で既存の建築物を温存しながら瓦礫等の処理を行う場合、大型の建設機械では建築物を破壊してしまう危険性も高い。このような、作業空間が狭く、既存のインフラを維持したい現場では、どうしても人手に頼らざるを得ないが、そのような現場が、人間が入れないような前述の過酷環境下の危険な場所であるときには、人手でも作業が出来なくなり、そのまま放置されてしまうことになる。従って、このような災害現場での作業を無人で行えるように、遠隔操作が可能で、且つ、多様な作業を行える小型の災害対応ロボットが要請されている。

【0004】

ところで、特許文献１には、作業を行うために動作する複数の腕と、車輪やクローラ等からなる移動装置とを備え、予め定められた経路を自律移動する移動ロボットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−２１０３０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記移動ロボットにあっては、段差等が存在する不整地状態の地面を走行する際、車輪やクローラのサイズによっては、段差を乗り越えることができない等、不整地状態の地面の移動ができない場合が生じる。従って、ある程度の不整地状態の地面でも移動ロボットを走行可能にするためには、車輪やクローラを大きくしなければならず、それにより移動ロボット全体が大型化し、狭隘な災害現場については、移動ロボットの導入が難しくなる。また、前記移動ロボットでは、進行方向における前方の地面上に走破できない障害物が存在する場合、当該障害物を跨いで移動することができない。このような場合には、災害現場の状況を事前に把握し、障害物を迂回させる経路の計画及び事前設定が予め必要であることから、地面の状況が予め把握し難い災害現場での作業への適用は難しい。

【0007】

本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、多様な作業を行えるとともに、地面の様々な状況下でも走行可能となり、しかも、狭隘な災害現場等での作業や移動のために全体の小型化を促進可能な複腕移動ロボットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明は、主として、所定範囲内で動作可能な複数の腕部を含む車体と、当該車体を移動させるように地面に接触しながら動作する走行体と、操作者の操作に応じて前記各腕部及び前記走行体の動作を制御する制御装置とを備えた複腕移動ロボットにおいて、前記腕部は、前記地面が所定の不整地状態のときに、先端側で当該地面に接触しながら前記車体の移動をアシスト可能に設けられる、という構成を採っている。

【0009】

なお、本特許請求の範囲及び本明細書において、特に明記しない限り、位置若しくは方向を示す用語である「前」、「後」は、複腕移動ロボットの進行方向における「前」、「後」を意味し、同「左」、「右」は、複腕移動ロボットの進行方向における「左」、「右」を意味する。また、特に明記しない限り、同「上」、「下」は、複腕移動ロボットが設置される地面に対する鉛直方向における「上」、「下」を意味する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、腕部を複数設けたことから、複数台の建設機械を使って同一の作業を行う場合に比べ、１台の移動ロボットで同様の作業を行うことが可能になる。このため、機械の設置や作業に必要となる現場スペースを狭小化でき、狭隘な災害現場等でも、多様な作業を行うことができる。また、遠隔操作可能な構成にすれば、人間が入れないような過酷環境の中での作業も可能になる。更に、複腕移動ロボットが走行する地面が不整地状態のときに、走行体の動作に加えて、腕部で地面を押しながら走行をアシストする動作を行えるため、走行体を大型化することなく、より多種の不整地状態の地面の走行や障害物を回避した走行が可能になる。従って、従来の構造よりもロボット全体を小型化することができ、狭隘な災害現場等の様々な場所に導入可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る複腕移動ロボットの概略斜視図。

【図2】図１に対して別角度から見た状態の前記複腕移動ロボットの概略斜視図。

【図3】（Ａ），（Ｂ）は、変形例に係る前記複腕移動ロボットの概略斜視図。

【図4】制御ユニット、腕駆動装置、及び走行駆動装置の構成を説明するためのブロック図。

【図5】（Ａ），（Ｂ）は、複腕移動ロボットが段差を乗り越えるときの動作を説明するための概略斜視図。

【図6】（Ａ）〜（Ｆ）は、複腕移動ロボットが段差を上って移動する際の腕部とクローラの動作を順に説明するための概念図。

【図7】（Ａ）〜（Ｅ）は、複腕移動ロボットが段差を下りて移動する際の腕部とクローラの動作を順に説明するための概念図。

【図8】（Ａ）〜（Ｃ）は、複腕移動ロボットが左右のどちらかに傾いた状態で前進する際の腕部とクローラの動作を説明するための概念図。

【図9】（Ａ）〜（Ｉ）は、複腕移動ロボットが障害物を跨いで移動する際の腕部とクローラの動作を順に説明するための概念図。

【図10】（Ａ）〜（Ｅ）は、複腕移動ロボットが引き剥がし作業を行う際の腕部とクローラの動作を説明するための概念図。

【図11】（Ａ），（Ｂ）は、前記複腕移動ロボットにおける作業状態を例示的に説明するための概略斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0013】

図１には、本実施形態に係る複腕移動ロボットの概略斜視図が示されており、図２には、前記複腕移動ロボットを図１に対して別角度から見た状態の概略斜視図が示されている。これらの図において、前記複腕移動ロボット１０は、所望の作業を行うために動作する複数のアームユニット１１及び当該アームユニット１１を支持する胴体部１２からなる車体１４と、車体１４を移動させるように地面上を動作する走行体１５と、胴体部１２の上面中央に設けられ、操作者の操作に応じてアームユニット１１及び走行体１５の動作を制御する制御ユニット１７とを備えて構成されている。この複腕移動ロボット１０は、図示省略した操作装置を操作者が遠隔操作することにより、アームユニット１１及び走行体１５に所望の動作をさせるようになっている。なお、特に限定されるものではないが、前記操作装置は、レバー、ボタン、ハンドル、及び／又はペダル等の操作によって、所望の動作指令を入力可能な構成となっている。

【0014】

前記アームユニット１１は、平面視でほぼ方形状をなす胴体部１２の上面の四隅にそれぞれ片持ち状に取り付けられており、これら４本のアームユニット１１は、胴体部１２の前後左右からそれぞれ外方に向かって延びるように配置されている。

【0015】

これら各アームユニット１１は、相互に同一の構成となっており、所定範囲内で動作可能に設けられた多関節型の腕部１９と、当該腕部１９を動作させる腕駆動装置２０とによりそれぞれ構成されている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態における各アームユニット１１は、後述する５自由度の動作を可能に構成されており、４本に限らず複数本、好ましくは３本以上設けられていれば良い。

【0016】

前記腕部１９は、胴体部１２の上面に沿って回転可能に当該胴体部１２に取り付けられた回旋用円盤２２と、上下方向に揺動可能となるように回旋用円盤２２に一端側が取り付けられたブーム２３と、ブーム２３の他端側に、当該ブーム２３に対して上下方向に揺動自在に取り付けられたアーム２４と、アーム２４の先端側で当該アーム２４に対して上下方向に揺動可能に取り付けられたグラブ２５とにより構成されている。この腕部１９は、後述するように、地面に接触しながら車体１４の移動をアシスト可能にするように、グラブ２５の先端が走行体１５の下端よりも下方まで延伸可能なサイズに設けられるとともに、この移動のアシスト動作時の強度を確保できる形状に設けられている。特に限定されるものではないが、本実施形態のブーム２３は、途中で１２０度屈曲した側面視くの字状をなす形状に設けられており、アーム２４は、ほぼ直線状に延びる形状となっている。また、前記グラブ２５は、その先端が二股に分岐する形状をなし、当該先端側が離間接近することで開閉可能に構成されている。

【0017】

前記腕駆動装置２０は、回旋用円盤２２を回転して腕部１９を水平方向に回旋させる動力として胴体部１２に設けられた油圧モータユニット２７と、ブーム２３を上下方向に揺動させる動力としてブーム２３に取り付けられた第１の油圧シリンダ２８と、アーム２４を上下方向に揺動させる動力としてブーム２３に取り付けられた第２の油圧シリンダ２９と、グラブ２５を上下方向に揺動させる動力としてアーム２４に取り付けられた第３の油圧シリンダ３０と、グラブ２５を開閉させる動力としてグラブ２５に設けられた第４の油圧シリンダ３１とにより構成されている。

【0018】

なお、前記アームユニット１１は、前述の構成に限定されるものではなく、後述する作用を奏することができる限りにおいて、様々な態様の構成を採用することができる。例えば、前述の構成に対し、グラブ２５を捩じる方向に回転させる自由度を更に増やすなど、前述の構成に対して自由度を増減させた構成を採用することもできる。また、本実施形態の腕駆動装置２０は、油圧モータや油圧シリンダで構成したが、図３に示されるように、電気的なモータ等の他の駆動装置により構成することもできる。更に、アーム２４の先端にグラブ２５が取り付けられているが、図３に示されるように、グラブ２５の代わりに、バケットやカッター等、他の建設機械のアタッチメントを取り付けることも可能である。

【0019】

前記走行体１５は、図１及び図２に示されるように、車体１４の左右両側にそれぞれ設けられたクローラ３３と、これら左右のクローラ３３を独立して動作させる走行駆動装置３４とにより構成されている。

【0020】

前記左右のクローラ３３は、車体１４の中央に位置して、走行駆動装置３４の駆動により回転可能に設けられたメインクローラ３６と、メインクローラ３６の前後両側に位置し、メインクローラ３６の回転に伴って一体的に回転可能な補助クローラとして機能する前側及び後側のフリッパ３７とによりそれぞれ構成されている。ここで、メインクローラ３６及びフリッパ３７の回転動作（以下、「クローラ３３全体の回転動作」と称する）により、車体１４を地面に沿って移動させ、複腕移動ロボット１０が地面を走行することになる。

【0021】

前側及び後側のフリッパ３７は、スプロケット等の図示省略した動力伝達機構を介して、メインクローラ３６に同期した回転動作を可能に構成されている。ここで、前側のフリッパ３７は、その前方が上下方向に揺動可能となるようにメインクローラ３６に繋がっており、後側のフリッパ３７は、その後方が上下方向に揺動可能となるようにメインクローラ３６に繋がっている。また、各フリッパ３７の全長は、腕部１９の全長よりも短寸となるように設定されている。すなわち、複腕移動ロボット１０が前進している際に、フリッパ３７の全長よりも高い障害物が存在する場合、メインクローラ３６に対して前側のフリッパ３７を上向きにほぼ直角に屈曲させても、クローラ３３全体の回転動作のみでは、前記障害物を乗り越えることはできない。ところが、このような腕部１９の構成により、後述するように、腕部１９の先端を地面に押し当てて車体１４を持ち上げながら、クローラ３３全体の回転動作を行うことで、障害物を乗り越えて走行することが可能になる。なお、走行体１５としては、本実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前後何れか一方のフリッパ３７を省略する等、本発明の効果を奏する限りにおいて、種々の構成のものを採用することができる。

【0022】

前記走行駆動装置３４は、図４に示されるように、左右両側のクローラ３３全体の回転動作を独立して行うための動力となるクローラ回転用モータ３９と、左右両側の前側のフリッパ３７（図１等参照）をそれぞれ独立してメインクローラ３６（図１等参照）に対して揺動させる動力となる前側フリッパ動作用モータ４０と、左右両側の後側のフリッパ３７（図１等参照）をそれぞれ独立してメインクローラ３６に対して揺動させる動力となる後側フリッパ動作用モータ４１とからなる。これにより、各フリッパ３７は、各モータ４０，４１によって、メインクローラ３６に対しアクティブに上下動し、メインクローラ３６に対する姿勢を可変に動作する。なお、後述する自動制御を行わない場合には、各モータ４０，４１を駆動させずに、或いは、各モータ４０，４１を省略して、各フリッパ３７をメインクローラ３６に対してパッシブに動作させることも可能である。

【0023】

前記制御ユニット１７は、図４に示されるように、複腕移動ロボット１０の現在の状況を把握するための検出装置４３と、操作者の操作に応じて腕駆動装置２０や走行駆動装置３４の駆動を制御する制御装置４４とにより構成されている。

【0024】

前記検出装置４３は、複腕移動ロボット１０の自己姿勢を検出する姿勢センサ４６と、複腕移動ロボット１０の自己位置を検出する位置センサ４７と、複腕移動ロボット１０の周囲に存在する障害物や段差等、周囲の物体を認識する空間認識センサ４８とからなる。これらセンサ４６，４７，４８は、公知の構造のものが適用され、本発明の本質部分ではないため、構造等の詳細な説明は省略する。

【0025】

前記制御装置４４は、操作者の遠隔操作により前記操作装置からの指令が入力されると、当該指令に基づき、所望の作業や移動に応じた腕部１９及びクローラ３３の動作制御を行うようになっている。なお、前記操作装置での指令に対応した電気的な信号は、無線通信又は有線通信の何れかで制御装置４４に伝送される。

【0026】

この制御装置４４は、前記操作装置から伝送された電気的信号を受信する受信装置、電気的信号に基づき各種処理を行うコンピュータ、及び、当該コンピュータによる処理に基づき各駆動装置２０，３４を駆動させるための電気的信号を生成するドライバ等によって構成されており、前記コンピュータを以下の各手段として機能させるためのプログラムがインストールされている。

【0027】

すなわち、制御装置４４は、操作者によるマニュアル操作により、腕部１９とクローラ３３の動作制御を行うマニュアル制御手段５０と、検出装置４３の検出結果により、腕部１９とクローラ３３の動作制御を自動的に行う自動制御手段５１とを備えている。ここで、これらマニュアル制御手段５０及び自動制御手段５１による制御は、前記操作装置上での操作者の任意の選択指令によって切り替え可能となっている。

【0028】

前記マニュアル制御手段５０では、操作者による前記操作装置での操作に応じて、所望の腕部１９について所望の部分を動作させるように、また、所望のクローラ３３に所望の動作をさせるように、腕駆動装置２０や走行駆動装置３４の駆動を制御するようになっている。

【0029】

前記自動制御手段５１では、操作者の選択によって、次の第１〜第３のモードによる自動制御が行われ、各モードにおいて、腕部１９及びクローラ３３が一定時間自動的に所定の動作を行うように、前記各駆動装置２０，３４の駆動が制御される。

【0030】

前記第１のモードとして、不整地状態の地面を走行するための不整地走行モードがある。この不整地走行モードでは、複腕移動ロボット１０が地面Ｓから突出した段差Ｓを乗り越えられない場合に、当該段差Ｓを乗り越えるために、図５（Ａ），（Ｂ）に示されるように、腕部１９及びクローラ３３を協調して動作させ、クローラ３３全体の回転動作による移動をアシストする。先ず、図１に示されるように、前後のフリッパ３７がメインクローラ３６に対してほぼ一直線となる姿勢（以下、この姿勢を「水平姿勢」と称する）で、これらクローラ３３の回転により地面上を前進している際に、空間認識センサ４８の検出結果により、図６（Ａ）に示されるように、進行方向（同図中右方）の先に地面Ｇから突出した段差Ｓが発見された場合、段差Ｓの手前で、左右両側の前方のフリッパ３７の先端側を上方に持ち上げる。そして、同図（Ｂ）に示されるように、当該前方のフリッパ３７を段差Ｓの上端に引っ掛けながら、クローラ３３全体の回転動作で段差Ｓを上る。この際、地面Ｇに対して車体１４が少し持ち上がるが、姿勢センサ４６での自己姿勢の検出結果に基づき、複腕移動ロボット１０全体のゼロモーメントポイント（以下、単に「ロボットのＺＭＰ」と称する）が前方に移動するように、前方の腕部１９を下げる。更に、同図（Ｃ）に示されるように、前方のフリッパ３７を水平姿勢にするとともに、車体１４を更に持ち上げるように、後方のフリッパ３７の先端側を下方に揺動させ、当該フリッパ３７を地面Ｇに対して起立する方向に屈曲させる（以下、この姿勢を「起立姿勢」と称する）。ここで、位置センサ４７の検出結果により、車体１４が前進しておらず、クローラ３３全体の回転動作のみでは段差Ｓを上れないと判断された場合には、同図（Ｄ）に示されるように、各腕部１９の先端を地面Ｇに接触させ、当該腕部１９で地面Ｇを押しながら車体１４を更に持ち上げる。そして、同図（Ｅ）に示されるように、前方のフリッパ３７が段上の地面Ｇに乗ったら、前後両側の腕部１９の先端で地面Ｇを押さえながら、クローラ３３全体の回転動作により段上の地面Ｇ上で車体１４を前進させる。そして、姿勢センサ４６による自己姿勢の検出結果に基づき、同図（Ｆ）に示されるように、ロボットのＺＭＰが中央に移動するように、全ての腕部１９を上げ、前後のフリッパ３７を共に水平姿勢にして、クローラ３３全体の回転動作により車体１４を更に前進させる。

【0031】

ここで、図６（Ｃ）の状態から、位置センサ４７の検出結果により、車体１４が前進しており、クローラ３３全体の回転動作のみで段差Ｓを上れていると判断された場合には、腕部１９の先端を地面Ｇに接触させずに、前述した以降の動作が行われる。

【0032】

また、前記不整地走行モードにおいて、空間認識センサ４８により、図７（Ａ）に示されるように、同図中右方となる進行方向の前方に地面Ｇから凹んだ段差Ｓが発見された場合、姿勢センサ４６での検出結果に基づき、ロボットのＺＭＰが後方に移動するように、後方の腕部１９を下げる。そして、位置センサ４７及び空間認識センサ４８の検出結果により、同図（Ｂ）に示されるように、メインクローラ３６が段差Ｓよりも前方に突出したと判断されると、クローラ３３全体の回転動作を停止し、前方のフリッパ３７の先端側を下げる。そして、位置センサ４７の検出結果によって、当該前方のフリッパ３７が地面Ｇに接触せず、クローラ３３全体の回転動作のみでは段差Ｓを下れないと判断された場合には、同図（Ｃ）に示されるように、前方の腕部１９の先端を段差Ｓの先の地面Ｇに接触させる。その上で、当該前方の腕部１９の先端を更に先の地面Ｇに接触させながら、クローラ３３全体の回転動作を再び開始し、同図（Ｄ）に示されるように、前方のフリッパ３７を水平姿勢にするとともに、後方のフリッパ３７の先端側を上げる。そして、同図（Ｅ）に示されるように、全ての腕部１９を上げるとともに、前後のフリッパ３７を共に水平姿勢にして、クローラ３３全体の回転動作により車体１４を更に前進させる。

【0033】

ここで、図７（Ｂ）の状態から、位置センサ４７の検出結果によって、前方のフリッパ３７が地面Ｇに接触し、クローラ３３全体の回転動作のみで段差Ｓを下れると判断された場合には、腕部１９の先端を地面Ｇに接触させずに、前述した以降の動作が行われる。

【0034】

なお、位置センサ４７の検出結果により、前記各手順を経ても段差Ｓの上り下りが出来ないと判断されたときには、クローラ３３全体の回転動作を逆方向にして複腕移動ロボット１０を後退させ、別ルートで複腕移動ロボット１０を前進させる。

【0035】

更に、前記不整地走行モードにおいて、姿勢センサ４６の検出結果により、複腕移動ロボット１０が、進行方向の左右に傾く斜面や同左右の段差の影響で、同左右何れかに傾いており、クローラ３３の地面Ｇの接地のみでは地面Ｇ上を走行不能と判断された場合、次のように腕部１９とクローラ３３の動作が制御される。紙面直交方向が進行方向となる図８（Ａ）に示されるように、複腕移動ロボット１０が地面Ｇの低い方に横転しないよう、ロボットのＺＭＰを考慮しながら、左右両側の腕部１９の先端を地面Ｇに接触させ、当該地面Ｇに押し当てる。この状態では、各フリッパ３７を水平姿勢にし、クローラ３３全体の回転動作により車体１４を走行させる。また、姿勢センサ４６の検出結果により、図８（Ａ）のように動作しても、更に前記横転が発生する可能性がある場合には、同図（Ｂ）や（Ｃ）に示されるように、ロボットのＺＭＰを考慮して、左右両側の腕部１９の先端を地面Ｇに接触させて当該地面Ｇに押し当てながら、地面Ｇの低い方に存在する側のフリッパ３７を起立姿勢にし、車体１４の低い方を地面Ｇから持ち上げ、車体１４がより水平状態に近づくようにする。

【0036】

なお、前記手順を経ても地面Ｇでの走行が出来ないと判断されたときには、クローラ３３全体の回転動作を逆方向にして複腕移動ロボット１０を後退させ、別ルートで複腕移動ロボット１０を前進させる。

【0037】

前記第２のモードとして、複腕移動ロボット１０の進行方向の前方に存在する障害物をクローラ３３で踏まずに跨いで乗り越える跨ぎ走行モードがある。この跨ぎ走行モードでは、次の手順で腕部１９及びクローラ３３を動作させることで、車体１４を障害物よりも高い位置に持ち上げながら車体１４を前進させるように、各駆動装置２０，３４の駆動が制御される。先ず、空間認識センサ４８によって、図９（Ａ）に示されるように、同図中右方となる進行方向の前方にクローラ３３で踏むことのできない障害物Ｈが発見された場合には、左右両側の前後のフリッパ３７を起立姿勢とし、車体１４を障害物Ｈよりも高い位置に持ち上げる。その後、姿勢センサ４６及び位置センサ４７の各検出結果を利用しながら、同図（Ｂ）に示されるように、各腕部１９をそれぞれ地面に接触させる。この際、前方の腕部１９は、障害物Ｈの先の地面Ｇ上に接触させる。そして、同図（Ｃ）に示されるように、各腕部１９で車体１４を支持しながら、前方のフリッパ３７の先端側を上げて水平姿勢にする。次いで、同図（Ｄ）に示されるように、地面Ｇに接触した腕部１９の動作により、車体１４を前進させる。この際、姿勢センサ４６の検出結果に基づき、ロボットのＺＭＰを考慮しながら、各腕部１９の位置及び姿勢により車体１４のバランスを取る。そして、位置センサ４７及び空間認識センサ４８の検出結果によって、前方のフリッパ３７が障害物Ｈの上方を越えたと判断されたときに、同図（Ｅ）に示されるように、当該前方のフリッパ３７を再び起立姿勢とした後、同図（Ｆ）に示されるように、前方の腕部１９を更に前方に動かし、後方のフリッパ３７の先端側を上げて水平姿勢にする。その状態から、同図（Ｇ）に示されるように、地面Ｇに接触した腕部１９の動作により、車体１４を前進させる。そして、位置センサ４７及び空間認識センサ４８の検出結果によって、後方のフリッパ３７が障害物Ｈの上方を越えたと判断されたときに、同図（Ｈ）に示されるように、後側のフリッパ３７を再び起立姿勢とする。その後、同図（Ｉ）に示されるように、各腕部１９を上げて地面Ｇから離した後、前後のフリッパ３７を下げて水平姿勢にし、クローラ３３全体の回転動作により車体１４を更に前進させる。

【0038】

前記第３のモードとして、腕部１９の動作による特定の作業を自動化する作業モードがある。この作業モードでは、次の手順で腕部１９やクローラ３３が動作するように、各駆動装置２０，３４の駆動が制御される。先ず、瓦礫等の物体を把持する把持作業の場合、空間認識センサ４８により、進行方向の前方に把持対象とする物体が発見されると、当該物体に最も近い腕部１９を物体に近づける。そして、腕部１９の先端のクラブ２５の位置及び姿勢を調整し、クラブ２５を動作させて物体を把持する。

【0039】

また、前記作業モードとして、把持した物体をその場で保持する場合、前記把持作業と同様の手順により、何れか２本の腕部１９で物体を把持した後、その把持状態を維持する。ここで、物体の重量等によって、物体の把持状態を維持できないと判断された場合には、物体を把持している腕部１９を動作させて当該物体の保持姿勢を変更し、或いは、他の腕部１９を更に使って物体を保持する。

【0040】

更に、前記作業モードとして、前述の手順により２本の腕部１９で保持された把持物体に付着した付着物体を把持物体から引き剥がす作業のような場合、把持物体を保持していない他の腕部１９が、次にように動作する。先ず、図１０（Ａ）に示されるように、把持物体Ａを把持している腕部１９に、把持物体Ａを把持していない他の腕部１９を接近させる。その前後に、空間認識センサ４８により、引き剥がす対象となる付着物体Ｂが認識され、当該付着物体Ｂに対する所定の基準位置からの距離が特定される。その後、前記他の腕部１９の先端を付着物体Ｂに近づけながら、この腕部１９の先端のクラブ２５の位置及び姿勢を調整し、同図（Ｂ）に示されるように、当該クラブ２５を動作させて付着物体Ｂを把持する。そして、同図（Ｃ）に示されるように、当該他の腕部１９を動作させ、付着物体Ｂを把持物体Ａから引き剥がす。また、この引き剥がし作業の際に、姿勢センサ４６の検出結果により、車体１４が不安定になる場合には、図１０（Ｄ）に示されるように、一部のフリッパ３７をメインクローラ３６に対して下向きに屈曲させ、クローラ３３で踏ん張ることで、引き剥がし作業時の車体１４の安定化を図る。また、同図（Ｅ）に示されるように、把持物体Ａの把持作業や付着物体Ｂの引き剥がし作業に使用していない腕部１９を地面Ｇに押し当てることで、引き剥がし作業時の車体１４の安定化を図る。なお、これらの車体１４の安定化動作は、引き剥がし作業以外の別の作業でも、当該作業を安定して行えないような場合や、当該作業時に車体１４が倒れる可能性がある場合に、同様に適用可能である。また、図１０（Ｄ）で説明したフリッパ３７の屈曲動作と、同図（Ｅ）で説明した作業不使用の腕部１９の地面Ｇへの押し当て動作とを併用し、作業時の車体１４の安定化を図ることも可能である。

【0041】

なお、前記自動制御手段５１での腕部１９及びクローラ３３の動作制御中に、前記マニュアル制御手段５０での腕部１９及びクローラ３３の動作指令を行うことも可能である。

【0042】

前記複腕移動ロボット１０によれば、図１１にも示されるように、障害物Ｈが散乱した不安定な地面Ｇでも作業を行うことができ、また、４本の腕部で異なる物体Ａを同時に把持する等、１台で多彩な作業を行うことができる。

【0043】

なお、前記実施形態では、前記制御装置４４での制御機能として、マニュアル制御手段５０及び自動制御手段５１を設けているが、何れか一方のみを設けた態様とすることも可能である。

【0044】

また、前記自動制御手段５１では、検出装置４３の検出結果を利用して各種の自動制御を行うようになっているが、当該検出結果の一部若しくは全部を利用せずに、操作者等の目視による同様の状況認識後に、操作者の操作等に基づいて、腕部１９及びクローラ３３の一部の動作のみを自動化するように自動制御手段５１を構成しても良い。

【0045】

その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0046】

１０ 複腕移動ロボット
１４ 車体
１５ 走行体
１９ 腕部
３３ クローラ
３７ フリッパ
４４ 制御装置
５０ マニュアル制御手段
５１ 自動制御手段
Ｇ 地面
Ｈ 障害物
Ｓ 段差
Ａ 把持物体
Ｂ 付着物体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】