特許 7514479 車輪構造およびロボット

(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】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】車輪構造およびロボット

(51)【国際特許分類】

   B60B 33/00 20060101AFI20240704BHJP

【ＦＩ】

B60B33/00 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020557551

(86)(22)【出願日】2019-11-19

(86)【国際出願番号】 JP2019045241

(87)【国際公開番号】W WO2020105625

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2022-11-18

(31)【優先権主張番号】P 2018217139

(32)【優先日】2018-11-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】515337268

【氏名又は名称】ＧＲＯＯＶＥ Ｘ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】林 要

(72)【発明者】

【氏名】根津 孝太

(72)【発明者】

【氏名】高野 俊暁

(72)【発明者】

【氏名】高田 恵美

【審査官】松永 謙一

(56)【参考文献】

【文献】実開昭４９－０２７１５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１８８６０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－２４１１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０１２２１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－２０３２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２６７２１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｂ ３３／００－３３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車輪と、
前記車輪を部分的に覆うカバーと、
を備え、
前記カバーにおいて、前記車輪の周方向に交差する端部は、前記車輪の回転に連れて前
記車輪の周方向に移動する物体に対し、前記車輪の幅より狭い範囲で当接する当接部を有
し、
前記当接部は、前記車輪の周方向と平行又はほぼ平行となるように凹状に形成されている車輪構造。

【請求項2】

車輪と、
前記車輪を部分的に覆うカバーと、
を備え、
前記カバーにおいて、前記車輪の周方向に交差する端部は、前記車輪の回転に連れて前記車輪の周方向に移動する物体に対し、前記車輪の幅より狭い範囲で当接する当接部を有し、
前記端部の凹んだ部分を相補するように弾性材料が充填されている車輪構造。

【請求項3】

車輪と、
前記車輪を部分的に覆うカバーと、
を備え、
前記カバーにおいて、前記車輪の周方向に交差する端部は、前記車輪の回転に連れて前記車輪の周方向に移動する物体に対し、前記車輪の幅より狭い範囲で当接する当接部を有し、
前記端部の凹んだ部分を相補すると共に前記当接部を覆う弾性材料からなる層を備え、
前記層の材料と厚さは、接触した指に対して前記当接部がある部分とない部分とで圧力差を生じさせるものである車輪構造。

【請求項4】

前記端部は、凹凸形状または波型形状である請求項1～3のいずれか1項に記載の車輪構造。

【請求項5】

前記端部は、曲線部分を有する請求項1～4のいずれか1項に記載の車輪構造。

【請求項6】

前記車輪の幅方向における前記カバーの縁部に、前記端部に近づくに従って前記車輪から離隔する斜面を有するガイドが形成されている請求項1～5のいずれか1項に記載の車輪構造。

【請求項7】

請求項1～6のいずれか1項に記載の車輪構造を備えるロボット。

【請求項8】

前記車輪構造は、前記車輪を駆動するインホイールモータを備え、前記車輪と前記インホイールモータと前記カバーとがユニット化されており、
前記車輪を被走行面に接触させる第1の状態と、前記車輪を収納する第2の状態との間で、前記ユニット化された車輪構造を回動する回動部を備える請求項7に記載のロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車輪構造およびロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車輪を有する玩具が知られている。特許文献１は、タイヤを備えたオートバイ玩具の発明を開示している。この文献は、タイヤが高速で回転しているときにタイヤの外周に手指を触れると、手指がタイヤの回転に巻き込まれて思わぬ怪我をしてしまうという課題を解決する発明を開示している。この発明はフェンダーの後端にタイヤと同方向に回転するローラを設け、ローラによって手指を外方向に逃がす。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭５２－８５５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記した特許文献１とはローラとは異なる方法によって、手指の挟み込みを低減する車輪構造およびこれを備えたロボット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】

【0005】

本発明の車輪構造は、車輪と、前記車輪を部分的に覆うカバーとを備え、前記カバーにおいて、前記車輪の周方向に交差する端部は、前記車輪の回転に連れて前記車輪の周方向に移動する物体に対し、前記車輪の幅より狭い範囲で当接する当接部を有している。 前記当接部は、前記車輪の周方向に凹状に形成されていてもよい。また、前記端部の凹んだ部分を相補するように弾性材料が充填されていてもよい。また、前記端部の凹んだ部分を相補すると共に前記当接部を覆う弾性材料からなる層を備え、前記層の材料と厚さは、接触した指に対して前記当接部がある部分とない部分とで圧力差を生じさせるものであってもよい。
また、本発明のロボットは、上記の車輪構造を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明の構成によれば、カバーと車輪との間に指が挟み込まれにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

【0008】

【図1A】第１の実施の形態の車輪構造を備えたロボットを示す正面図である。

【図1B】第１の実施の形態の車輪構造を備えたロボットを示す右側面図である。

【図2】車輪構造の外観を示す図である。

【図3】車輪構造をＡ－Ａ方向から見た図である。

【図4】車輪構造をＢ－Ｂ方向から見た図である。

【図5A】車輪構造の変形例の一例を示す図である。

【図5B】車輪構造の変形例の他の例を示す図である。

【図5C】車輪構造の変形例のさらに他の例を示す図である。

【図6A】第２の実施の形態の車輪構造を示す図で、図３と同方向からみた図である。

【図6B】第２の実施の形態の車輪構造を示す図で、図６Aの部分拡大図である。

【図6C】第２の実施の形態の車輪構造の変形例にかかる端部を示す図である。

【図7】第３の実施の形態の車輪構造を示す図である。

【図8】第３の実施の形態の車輪構造を部分的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本実施の形態の車輪構造は、車輪と、前記車輪を部分的に覆うカバーとを備え、前記カバーにおいて、前記車輪の周方向に交差する端部は、前記車輪の回転に連れて前記車輪の周方向に移動する物体に対し、前記車輪の幅より狭い範囲で当接する当接部を有している。

【0010】

この構成により、カバーと車輪との間に指が挟み込まれにくくなる。これは車輪の回転に連れて指がカバーと車輪との間に挟み込まれる力を、車輪の幅より狭い当接部で受け止めるためと考えられる。

【0011】

本実施の形態の車輪構造において、前記端部は、凹凸形状または波型形状であってもよい。この構成により、凹凸形状の凸部または波型の高くなった部分により形成された凸部が指と当接することで、カバーと車輪との間に指が挟み込まれにくくなる。

【0012】

本実施の形態の車輪構造において、前記端部は、曲線部分を有してもよい。車輪の回転に連れて指がカバーと車輪との間に移動したときに、指と当接するカバーの端部が曲線部分を有しているため、指が端部の全体に当たるのではなく、その一部と当接する。これにより、車輪の回転に連れて指がカバーと車輪との間に挟み込まれる力を、端部全体よりも狭い範囲で指を受け止めるためと考えられる。なお、曲線部は、車輪の外周に沿って突出する凸部によって構成されるものであってもよいし、また、凹部を構成することにより凹部の両端が指に当接するものであってもよいし、それ以外の構成でもよい。

【0013】

本実施の形態の車輪構造は、前記端部の凹んだ部分を相補するように弾性材料が充填されていてもよい。この構成により、凹んだ部分に充填された材料がクッションとなるので、端部に当接したときに指が受ける力を分散できる。

【0014】

本実施の形態の車輪構造は、前記端部の凹んだ部分を相補すると共に前記当接部を覆う弾性材料からなる層を備え、前記層の材料と厚さは、接触した指に対して前記当接部がある部分とない部分とで圧力差を生じさせるものであってもよい。この構成により、端部に指が当接したときに痛みを感じにくいと共に、カバーと車輪との間に指が挟み込まれにくくなる。

【0015】

本実施の形態の車輪構造は、前記車輪の幅方向における前記カバーの縁部に、前記端部に近づくに従って前記車輪から離隔する斜面を有するガイドが形成されていてもよい。この構成により、指がガイドをまたいで車輪に触れた場合には、車輪の回転に連れて指が動くときに、車輪とカバーとの隙間から離れるように案内されるので、車輪とカバーとの隙間に指が挟み込まれることはない。

【0016】

本実施の形態の自律行動型ロボットは、上記の車輪構造を備える。この構成により、安全に走行できる自律行動型ロボットを実現できる。また、自律行動型ロボットは、人に抱っこされるロボットでもよい。自律行動型ロボットを抱き上げたときにも、駆動中の車輪とカバーとの間に指が巻き込まれにくく、安全である。

【0017】

本実施の形態の自律行動型ロボットにおいて、前記車輪構造は、前記車輪を駆動するインホイールモータを備え、前記車輪と前記インホイールモータと前記カバーとがユニット化されており、前記車輪を被走行面に接触させる第１の状態と、前記車輪を収納する第２の状態との間で、前記ユニット化された車輪構造を回動する回動部を備えてもよい。この構成により、自律行動型ロボットが移動しないときには、車輪を収納する第２の状態とするので、車輪とカバーの隙間に指が挟まれることがなく、安全性を高めることができる。

【0018】

以下、実施の形態の車輪構造およびこれを備えた自律行動型ロボットについて、図面を参照して説明する。

【0019】

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態の車輪構造を備えた自律行動型ロボット（以下、「ロボット」という）１００の外観を示す図である。図１Aは、ロボット１００の正面外観図である。図１Bは、ロボット１００の側面外観図である。前輪１０２が本実施の形態の車輪構造を有するが、詳細については後述する。

【0020】

本実施の形態のロボット１００は、外部環境および内部状態に基づいて行動や仕草（ジェスチャー）を決定する自律行動型のロボットである。外部環境は、カメラやサーモセンサなど各種のセンサにより認識される。内部状態はロボット１００の感情を表現するさまざまなパラメータとして定量化される。

【0021】

ロボット１００のボディ１０４は、全体的に丸みを帯びた形状を有し、ウレタンやゴム、樹脂、繊維などやわらかく弾力性のある素材により形成された外皮を含む。ロボット１００に服を着せてもよい。丸くてやわらかく、手触りのよいボディ１０４とすることで、ロボット１００はユーザに安心感とともに心地よい触感を提供する。

【0022】

ロボット１００は、総重量が１５キログラム以下、好ましくは１０キログラム以下、更に好ましくは、５キログラム以下である。生後１３ヶ月までに、赤ちゃんの過半数は一人歩きを始める。生後１３ヶ月の赤ちゃんの平均体重は、男児が９キログラム強、女児が９キログラム弱である。このため、ロボット１００の総重量が１０キログラム以下であれば、ユーザは一人歩きできない赤ちゃんを抱きかかえるのとほぼ同等の労力でロボット１００を抱きかかえることができる。生後２ヶ月未満の赤ちゃんの平均体重は男女ともに５キログラム未満である。したがって、ロボット１００の総重量が５キログラム以下であれば、ユーザは乳児を抱っこするのと同等の労力でロボット１００を抱っこできる。

【0023】

適度な重さと丸み、柔らかさ、手触りのよさ、といった諸属性により、ユーザがロボット１００を抱きかかえやすく、かつ、抱きかかえたくなるという効果が実現される。同様の理由から、ロボット１００の身長は１．２メートル以下、好ましくは、０．７メートル以下であることが望ましい。本実施の形態におけるロボット１００にとって、抱きかかえることができるというのは重要なコンセプトである。

【0024】

ロボット１００は、３輪走行するための３つの車輪を備える。図示のように、一対の前輪１０２（左輪１０２ａ，右輪１０２ｂ）と、一つの後輪１０３を含む。前輪１０２が駆動輪であり、後輪１０３が従動輪である。前輪１０２は、操舵機構を有しないが、回転速度や回転方向を個別に制御可能とされている。後輪１０３は、いわゆるキャスターからなり、ロボット１００を前後左右へ移動させるために回転自在となっている。左輪１０２ａよりも右輪１０２ｂの回転数を大きくすることで、ロボット１００は左折したり、左回りに回転できる。右輪１０２ｂよりも左輪１０２ａの回転数を大きくすることで、ロボット１００は右折したり、右回りに回転できる。

【0025】

前輪１０２および後輪１０３は、駆動機構（回動機構、リンク機構）によりボディ１０４に完全収納できる。走行時においても各車輪の大部分はボディ１０４に隠れているが、各車輪がボディ１０４に完全収納されるとロボット１００は移動不可能な状態となる。すなわち、車輪の収納動作にともなってボディ１０４が降下し、床面Ｆに着座する。この着座状態においては、ボディ１０４の底部に形成された平坦状の着座面１０８（接地底面）が床面Ｆに当接する。本書では、前輪１０２が床面Ｆに接触している状態を「第１の状態」、前輪１０２がボディ１０４に収納された状態を「第２の状態」という。

【0026】

ロボット１００は、２つの手１０６を有する。手１０６には、モノを把持する機能はない。手１０６は上げる、振る、振動するなど簡単な動作が可能である。２つの手１０６も個別制御可能である。

【0027】

目１１０には、液晶素子または有機ＥＬ素子による画像表示が可能である。ロボット１００は、音源方向を特定可能なマイクロフォンアレイや超音波センサ、ニオイセンサ、測距センサ、加速度センサなどさまざまなセンサを搭載する。また、ロボット１００はスピーカーを内蔵し、簡単な音声を発することもできる。ロボット１００のボディ１０４には、静電容量式のタッチセンサが設置される。タッチセンサにより、ロボット１００はユーザのタッチを検出できる。

【0028】

ロボット１００の頭部にはツノ１１２が取り付けられる。上述のようにロボット１００は軽量であるため、ユーザはツノ１１２をつかむことでロボット１００を持ち上げることも可能である。ツノ１１２には全天球カメラが取り付けられ、ロボット１００の上部全域を一度に撮像可能である。次に、前輪１０２の車輪構造について説明する。

【0029】

図２は前輪１０２の車輪構造を側面から見た図、図３は車輪構造をＡ－Ａ方向から見た図、図４は車輪構造をＢ－Ｂ方向から見た図である。車輪構造は、車輪１２０と、車輪１２０を駆動するインホイールモータ１２６と、車輪１２０及びインホイールモータ１２６を覆うカバー１２２とを備えている。車輪１２０と、インホイールモータ１２６と、カバー１２２とはユニット化されており、車輪構造は回動軸１２８を備えている。なお、図２において、下方にグラデーションを付しているのは、車輪構造が曲面形状を有していることを表したものである（図３等参照）。

【0030】

ボディ１０４側には、回動軸１２８を回動させる駆動機構（図示せず）が設けられている。駆動機構により回動軸１２８を回動させることで、車輪構造は第１の状態と第２の状態とが切り替わる。図２は、前輪１０２が床面Ｆに接触している第１の状態を示しているが、車輪構造が図２における時計回りに回動すると、車輪構造が収納される第２の状態となる。回動軸１２８は、車輪構造を第１の状態から反時計回りに回動させることもでき、これにより、ロボット１００のボディ１０４が持ち上がり、ロボット１００の高さを変えることができる。

【0031】

カバー１２２には、車輪１２０の外周を部分的に露出させる開口１２４が形成されている。開口１２４は、被走行面である床面Ｆの近傍から、ロボット１００が前進する方向にかけて形成されている。ロボット１００が前進する方向に向かって開口１２４が形成されているのは、ロボット１００が前進するときに、床面Ｆにある凸部を乗り越えることができるようにするためである。一方、後進する方向については、開口１２４は床面Ｆの近傍にとどまる。ここで、「近傍」とは、開口１２４の端部１２４Ｒにおけるカバー１２２の床面Ｆからの高さが２０ｍｍ、好ましくは１４ｍｍ、さらに好ましくは１０ｍｍである。このように、後方については床面Ｆの付近までしか開口１２４を形成していないのは、手や指が車輪１２０に接触するリスクをなるべく低減するためである。

【0032】

車輪１２０とカバー１２２との隙間は、３ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下である。このように車輪１２０とカバー１２２との隙間を狭く構成しておくことにより、手や指が車輪１２０とカバー１２２との隙間に入り込んでしまうことがなく、安全性を高めることができる。

【0033】

カバー１２２には、側方用の赤外線センサ１３０と前方用の赤外線センサ１３２が設けられている。側方用の赤外線センサ１３０は、床面Ｆまでの距離を計測する機能を有する。前方用の赤外線センサ１３２は、カバー１２２の進行方向側に設けられている。前方の床面Ｆまでの距離が所定の閾値以上ある場合には、前方に段差があることを検知し、ロボット１００が段差から落下することを回避することができる。車輪構造はカバー１２２を有し、カバー１２２の上に赤外線センサ１３０，１３２を設けることで、赤外線センサ１３０，１３２を車輪１２０の極近くに配置でき、足元（車輪回り）をしっかり確認できる。

【0034】

この赤外線センサ１３０を利用し、前輪１０２が床面Ｆに接地している第１の状態にあるか否かを判定することも可能である。そして、ロボット１００は、第１の状態にある場合に、インホイールモータ１２６を駆動可能としてもよい。これにより、前輪１０２が床面Ｆに接地していないときに車輪１２０が空回りすることを防止し、車輪１２０に手や指をぶつけるリスクを低減できる。

【0035】

図３に示すように、開口１２４の前方側の端部１２４Ｆは、波型形状を有している。波型の高くなった部分が車輪１２０の外周に沿って突出する凸部を形成している。この構成により、車輪１２０とカバー１２２との間に指が挟み込まれにくくしている。

【0036】

例えば、ロボット１００がバックしているときにロボット１００を抱っこして車輪１２０に指が触れると、指が車輪１２０の回転に連れてカバー１２２の端部１２４Ｆの方に移動することがある。端部１２４Ｆが波型形状に形成されているので、車輪１２０の外周に沿って突出した部分に指が当接する。これにより、端部１２４が直線形状である場合に比べ、指が当接する範囲が狭く、指が挟み込まれにくくなっている。

【0037】

図４に示すように、開口１２４の後方側の端部１２４Ｒは、車輪１２０の周方向に対して傾斜している。本実施の形態のロボット１００は、抱っこされることを重要なコンセプトとしていることに鑑み、車輪１２０とカバー１２２との隙間を狭くしている。このため、車輪１２０とカバー１２２との隙間を狭くしているので、毛足の長い絨毯等の上を走行すると、絨毯等の毛足が車輪１２０とカバー１２２との狭い隙間に入り込むおそれがある。

【0038】

本実施の形態の車輪構造では、開口１２４の後方側の端部１２４Ｒが車輪１２０の周方向Ｃに対して傾いている構成を採用し、絨毯等の毛足が車輪１２０とカバー１２２との隙間に入り込みにくくしている。

【0039】

車輪１２０の回転に伴って絨毯等の毛足が後方に流されるが、毛足が開口１２４の端部１２４Ｒに至ると、周方向Ｃに対して傾いた端部１２４Ｒに沿って毛足が外側に流れるので、毛足が車輪１２０とカバー１２２との隙間に入り込む事態が生じにくい。なお、開口１２４の端部１２４Ｒの傾き方向は、毛足がロボット１００のボディ１０４から離れる方向であることが好ましい。図４の例において一点鎖線はロボット１００のボディ１０４を示す。左右の前輪１０２ａ，１０２ｂの端部１２４Ｒの傾き方向は、左右対称になる。

【0040】

ここで、本実施の形態の車輪構造で採用している角度ａについて説明する。角度ａは、毛足の長い敷物の上を走行中に、端部１２４Ｒに当接した毛足を端部１２４Ｒに沿って車輪の幅方向に滑らせるだけの分力を発生させる角度である。本発明者は、８０°の角度において、毛足を外側に流す効果が得られることを確認した。端部の傾きは、ロボットの走行性能に求められる要件や、端部の材質に応じて適宜調整されてよい。ただし、角度ａを小さくすれば、絨毯等の毛足を外側に流す効果は高くなるが、開口１２４が大きくなってしまうので、必要以上に角度ａを小さくすることは好ましくない。毛足の入り込み防止を重視するのであれば、角度ａは４０°～６０°が好ましく、毛足の引き込みを低減させつつ開口が大きくなりすぎないようにするなら角度ａは６０°～８０°が好ましい。

【0041】

また、開口１２４の端部１２４Ｒの傾き方向は、車輪１２０に形成されたトレッドパターンを構成する溝１２０Ｔの方向と平行ではない。開口１２４の端部１２４Ｒの角度とトレッドパターンの角度が平行だと、開口１２４の端部１２４Ｒと溝１２０Ｔとが重なったときに、車輪１２０の表面とカバー１２２との間の隙間が広がることになり、絨毯等の毛足を引き込みやすくなるおそれがある。本実施の形態の構成により、開口１２４の端部１２４Ｒとトレッドパターンの溝１２０Ｔとがぴったり重ならないようにし、絨毯等の毛足の引き込みを回避する。

【0042】

以上に説明した本実施の形態のロボット１００は、カバー１２２の前側の端部１２４Ｆが波型の形状とされているため、ロボット１００が後進しているときに車輪１２０に指が触れた場合に、車輪１２０とカバー１２２との間に指が挟み込まれにくく、安全性が高い。

【0043】

また、本実施の形態のロボット１００は、カバー１２２に形成された開口１２４の後方の端部１２４Ｒが、車輪１２０の周方向Ｃに対して傾いているので、毛足が長い絨毯等の上を走行する際にも、毛足が端部１２４Ｒに沿って斜めに流れるので、毛足が車輪１２０とカバー１２２との隙間に入り込みにくい。これにより、ロボット１００が、絨毯等の上もスムーズに移動できる。

【0044】

（第１の実施の形態の変形例）
上記した実施の形態では、少なくとも一つの凸部を有する端部の例として、波型形状を有する端部１２４Ｆの例をあげたが、端部１２４Ｆは、車輪１２０の回転に連れて端部１２４Ｆの方へ移動してきた物体（特に、指）に対して当接する当接部を有していればよく、端部１２４Ｆの形状はいろいろな変形例が考えられる。図５A乃至図５Cは、端部１２４Ｆの形状の変形例を示す図である。図５Aは、車輪１２０の外周に沿った方向に３つの凸部を有し、全体として凹凸形状を有する端部１２４Ｆの例を示す図である。図５Bは、端部の中央に車輪１２０の外周に沿った方向に膨らんだ膨出部を有する端部１２４Ｆの例を示す図である。いずれの例においても車輪１２０の回転に連れて指が端部１２４Ｆに押し当てられたときに、端部１２４Ｆの突出した部分が指に当接する。つまり、指と当接する範囲が狭い。この構成により、指が車輪１２０とカバー１２２との隙間に挟み込まれにくくなる。図５Cは、中央が凹んだ端部１２４Ｆの例を示す図である。車輪１２０の回転に連れて指が端部１２４Ｆに押し当てられたときに、端部１２４Ｆの両端または片方の端部において指が当接する。この場合も指と当接する範囲が狭く、指が車輪１２０とカバー１２２との隙間に挟み込まれにくくなる。

【0045】

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態の車輪構造について説明する。第２の実施の形態の車輪構造の基本的な構成は第１の実施の形態と同じであるが、端部１２４Ｆの構成が第１の実施の形態とは異なる。

【0046】

図６Aは、第２の実施の形態の車輪構造を図３と同方向から見た図、図６Bは図６Aの部分拡大図である。図６Aに示すように、開口１２４の前方側の端部１２４Ｆは、車輪１２０の周方向Ｃとは垂直な直線形状とされている。具体的には、端部１２４Ｆは、図６Bに示すように、カバーと同じ材質からなる波型形状１２４Ｆ１に対して、波型の凹部を相補するように弾性材料１２４Ｆ２が充填されることにより、直線状に構成されている。弾性材料１２４Ｆ２は、ゴム等の弾性体であり、カバーとは異なる変形特性を有する材質で形成される。カバー１２２は、指が当接しただけでは変形しない硬さを有している。つまり、開口端部１２４Ｆに当接した指に対して反作用の力を与えるのは、主としてカバー１２２と同じ材質からなる波型形状１２４Ｆ１である。この構成により、車輪１２０とカバー１２２との間に指が挟み込まれにくくしている。

【0047】

例えば、ロボット１００がバックしているときにロボット１００を抱っこして車輪１２０に指が触れると、指が車輪１２０の回転に連れてカバー１２２の端部１２４Ｆの方に移動することがある。このとき凸部の間に充填された弾性材料１２４Ｆ２が凹み、波型形状１２４Ｆ１の高くなった部分で指からの力を受けることになるので、指が挟み込まれにくい。また、指からの力を受けて凹んだ弾性材料１２４Ｆ２の部分も指からの力を受けているので、指が感じる痛みを小さくできる。

【0048】

（第２の実施の形態の変形例）
図６Cは、第２の実施の形態の変形例に係る端部１２４Ｆを示す図である。変形例に係る端部１２４Ｆは、車輪１２０の周方向Ｃとは垂直な直線形状とされている。端部１２４Ｆは、カバーと同じ材質からなる波型形状１２４Ｆ１に対し、波型の凹部を充填すると共に波型の凸部を覆う弾性材料１２４Ｆ２によって、直線状に構成されている。波型の凸部を覆う弾性材料１２４Ｆ２で構成される層の厚さはｄである。この層の材料及び厚さｄは、車輪１２０の回転に連れて指が端部１２４Ｆに接触したときに、波型形状１２４Ｆ１の凸部とそうでない部分の圧力差が指に生じる材料および厚さである。指が端部１２４Ｆに接触したときには、実質的に、波型形状１２４Ｆ１の凸部によって指が支持されることになり、圧力差が生じて、図６Bの構成と同様に、カバー１２２と車輪１２０との間に指が挟み込まれにくくなる。また、全体が弾性材料１２４Ｆ２に覆われているので、弾性体１２４Ｆ２がないときよりも凸部との接触の圧力を低く抑え、端部１２４Ｆに指が当接したときに痛みを感じにくいという効果がある。

【0049】

以上では、波型形状１２４Ｆ１と弾性材料１２４Ｆ２とを組み合わせて、端部１２４Ｆを直線状にした例を示したが、図５A及び図５Bに示すような凸部の形状または図５Cに示すような凹部に対して弾性材料を組み合わせてもよい。

【0050】

（第３の実施の形態）
図７は第３の実施の形態の車輪構造の構成を示す図、図８は車輪構造を部分的に示す斜視図である。第３の実施の形態の車輪構造の基本的な構成は第１の実施の形態の車輪構造と同じであるが、第３の実施の形態の車輪構造は、車輪の周方向と平行な開口の両縁部に、端部１２４Ｆに近づくに従って車輪１２０から離隔する斜面を有するガイド１２４Ｇが形成されている。図７において、カバー１２２は肉厚Ｔを有しており、隙間Ｓは、カバー１２２の内壁１２２Ｗと車輪１２０とのスペースを表している。ガイド１２４Ｇは端部１２４Ｆに至ったときに最も高くなっており、ガイド１２４Ｇの頂点は、端部１２４Ｆの底面（カバー１２２の肉厚Ｔを考えた場合に車輪１２０の表面側となる面）より上になる。

【0051】

この構成により、２つのガイド１２４Ｇをまたいで車輪１２０付近を把持した場合には、指が車輪１２０の回転に連れて端部１２４Ｆの方に移動したとしても、指はガイド１２４Ｇによって端部１２４Ｆから離れた位置に案内されるので、端部１２４Ｆとカバー１２２との隙間Ｓに指が挟み込まれることがない。

【0052】

また、２つのガイド１２４Ｇの間に指が入った場合には、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、波型形状の端部１２４Ｆに指が当接するので、指の挟み込みのリスクを低減できる。

【0053】

以上、本発明の車輪構造およびこれを備えた自律行動型ロボットの構成について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
上記した実施の形態では、いくつかの端部１２４Ｆの例を示したが、端部１２４Ｆの構成は上記した例に限定されるものではない。端部１２４Ｆは、端部が直線形状であった場合の幅（これは、ほぼ車幅に相当する）よりも狭い範囲で指に当接する当接部を備えていればよい。例えば、端部１２４Ｆの両側を波形の高い部分（凸部）で構成し、端部１２４Ｆの中央を波形の低い部分（凹部）で構成し、凹部の幅が所定の幅となるように構成してもよい。このように構成することで、指が凸部そのものか、指の側面が両側の凸部のそれぞれに当接するので、指が巻きまれにくくなる。上述した所定の幅は、多くの人のいずれかの指（例えば、人差し指）の幅を測定した値を基準として定められた幅であってもよい。

【0054】

上記した実施の形態では、前方の端部１２４Ｆが外周に沿った凸部を有する例を挙げたが、この構成は後方の端部１２４Ｒに適用することも可能である。上記した実施の形態では、毛足の巻き込みを低減すべく後方の端部１２４Ｒを車輪１２０の周方向Ｃに対して斜めにした例を説明したが、斜めにした状態の端部１２４Ｒに凹凸を形成してもよい。また、もし後方の端部１２４Ｒが被走行面から高い位置になるように開口が形成されているのであれば、端部１２４Ｒを斜めにしなくても毛足を巻き込む可能性が小さいので、周方向Ｃに対して垂直な端部として、当該端部に凹凸を形成してもよい。

【0055】

また、端部１２４Ｆは、車輪１２０の半径方向の厚みを一定とするのではなく、例えば、テーパ状にして、端部１２４Ｆから徐々に厚みを増す構成としてもよい。これにより、車輪１２０の回転に連れてカバー１２２の端部１２４Ｆに運ばれた指を、テーパに沿って、端部１２４Ｆと車輪１２０との間の隙間から離脱させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明は、例えば、ロボットに用いられる車輪構造として有用である。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】