JP7293527B2

JP7293527B2 - 無人探査車

Info

Publication number: JP7293527B2
Application number: JP2019071991A
Authority: JP
Inventors: 紳一郎中島
Original assignee: 株式会社ダイモン
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2039-04-04
Also published as: JP7456678B2; JP2023041971A; JP2020168970A

Description

特許法第３０条第２項適用平成３０年１１月２２日～２３日にロボット・航空宇宙フェスタふくしま２０１８にて展示発表。

本発明は、不整地を走行して探査を行う無人探査車に関する。

無人探査車が、砂や石等で覆われた不整地を走行して探査を行う場合、不整地は、砂や石等の粒子の集積体であって崩れやすいため、無人探査車の駆動車輪は、不整地に対してスリップを引き起こし易い。駆動車輪がスリップすると、駆動車輪が過剰に回転して不整地の砂や岩を掻き出し、駆動車輪は不整地に埋まっていく。駆動車輪が不整地に埋まっていくに従って、駆動車輪が不整地から受ける走行抵抗が大きくなり、走行に要する駆動エネルギーを余分に消費したり、さらには、その走行抵抗の増加や、接地駆動力の低下によって、それ以上の走行を継続することが困難になる、といった不具合がある。

一般に、砂や石で覆われた不整地に対して駆動車輪のスリップを抑制する手段として、駆動車輪の表面に半径方向放射状に複数の凸状の爪を設け、この爪を不整地に食い込ませる事で走破性を増そうとする手段がある。ただし、駆動車輪が一旦スリップをし始めると、この車輪表面の爪が、より多くの砂や石を掻き出すこととなり、駆動車輪は、より深く不整地に埋まっていく、という課題がある。

従来の無人探査車では、本体部が不整地に接地することを想定しておらず、本体部の形状が不整地に接地した際の滑り抵抗を低減するような形状にはなっていない。そのため、駆動車輪が不整地に埋まって本体部が不整地に接触すると、無人探査車には、不整地から本体部が受ける接触抵抗が急激に加わることとなり、さらなる駆動車輪のスリップを誘発し、駆動車輪は、さらに深く不整地に埋まり、走行不能に至ってしまう、という課題もある。

また、無人探査車を、例えば宇宙に運ぶためには、その打ち上げや着陸等にかかる費用が莫大なものとなっており、この費用削減のために、無人探査車の小型軽量化が、重要な課題となっている。

特許文献１に記載の無人探査車では、内部に空洞を有するたらい形状の駆動車輪が、本体部（特許文献１では「メインフレーム」）の幅方向の張り出し部を被せるように装着されている。また、特許文献１の図４で示されているように、本体部の下部にも張り出し部が形成されている。

特開２００１－４８０６９号公報

特許文献１に記載の無人探査車では、本体部の張り出し部は、平面状の板で囲われて形成されている。この無人探査車が、登坂等、走行抵抗が大きくて厳しい走行条件の不整地を走行する場合、駆動車輪はスリップをし始め、駆動車輪は不整地に埋まっていき、胴体の張り出し部が不整地に接触する。胴体の張り出し部が不整地に接触すると、駆動車輪に対して大きな抵抗となって作用し、さらなる駆動車輪のスリップを加速させ、やがて、平面で囲われて形成された張り出し部の表面が不整地に食い込むように接地し、最終的には、無人探査車が走行不能に陥る恐れがある。

また、特許文献１に記載の無人探査車では、本体部の幅方向両端に設けられている張り出し部は、本体部の他の部位よりも上下前後方向に小さく形成されており、この張り出し部の内部の搭載スペースが少なくなっている。また、走行車輪は、本体部の幅方向両端に設けられている張り出し部を被せるようにして配置されているが、この本体部の張り出し部との隙間（活用されていない空間）が大きいため、無人探査車全体の大型化を招いてしまう。また、この走行車輪と張り出し部との隙間に、不整地の砂等が多く侵入し易いため、走行抵抗が増加して、無人探査車の走行性能を低下させる恐れがある。

本発明は、上記課題を解決するため、（１）～（５）に記載する無人探査車を提供する。

（１）本体部と、前記本体部の幅方向両端において同軸上に配置された一対の車輪と、前記車輪のリム部の外周面に設けられた複数の爪と、前記本体部の後方に設けられ、地面に接地する接地体と、を備える無人探査車であって、前記車輪の回転軸に平行な断面において前記車輪の回転軸に対して垂直な外径側に膨らむ曲率を正の曲率と定義し、前記車輪の回転軸に対して垂直な方向に窪む曲率を負の曲率と定義したとき、前記リム部の前記外周面は、前記車輪の回転軸方向における中間領域の径が前記車輪の回転軸方向における内側及び外側の端部の径よりも大きい前記正の曲率の曲面で形成されており、前記本体部の幅方向両端には、前記正の曲率の曲面で形成された外周面を有する一対の膨張部が形成されており、前記車輪は、前記リム部が前記膨張部を覆って配置されている、無人探査車。

（２）前記複数の爪は、前記リム部の前記外周面から前記車輪の半径方向に放射状に延びて設けられていることを特徴とする、前記（１）に記載の無人探査車。

（３）前記複数の爪の外周面は、前記リム部の前記外周面に沿った前記正の曲率で形成されていることを特徴とする、前記（２）に記載の無人探査車。

（４）前記リム部の内周面は、前記膨張部の前記外周面に沿った前記負の曲率の曲面で形成されていることを特徴とする、前記（１）に記載の無人探査車。

（５）前記車輪の回転軸に直交する断面において、前記膨張部の前記外周面は円に形成され、前記膨張部の前記外周面の径は、前記リム部の前記内周面の径に対して７４パーセント以上に形成されていることを特徴とする、前記（４）に記載の無人探査車。

本発明の無人探査車によれば、無人探査車の小型化を図りながら、砂や石等で覆われた不整地での走行性能を向上させることが出来る。
特に前記（２）に記載の無人探査車によれば、車輪は、不整地との接触面圧を常に適切に保ち、さらに、車輪の内部に入る不整地の砂や石等の量を抑制するため、不整地での走行性能をさらに向上させることが出来る。

特に前記（３）に記載の無人探査車によれば、接地体は、不整地との接触面圧を常に適切に保ちつつ、不整地との接触抵抗を抑制するため、不整地での走行性能をさらに向上させることが出来る。

特に前記（４）に記載の無人探査車によれば、無人探査車が、上下逆さまにひっくり返ったとしても、元に戻すことなく、そのままの姿勢で走行を継続出来るため、不整地での走行性をさらに向上させることが出来る。

特に前記（５）に記載の無人探査車によれば、無人探査車が、上下逆さまにひっくり返ったとしても、常にカメラが水平に維持されるため、この無人探査車の操作性を向上させることが出来る

特に前記（６）に記載の無人探査車によれば、車輪の不整地への沈み量が抑制され、走行抵抗の増加が抑制されるため、走行性能をさらに向上させることが出来る。

本発明の実施の形態に係る無人探査車を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る無人探査車を示す側面図である。本発明の実施の形態に係る無人探査車を示す正面図である。本発明の実施の形態に係る無人探査車を示す平面図である。図２のＡ－Ａ線断面図である。図３のＢ－Ｂ線断面図である。（ａ）は車輪の不整地への沈み量が少ない状態を示し、（ｂ）は車輪の不整地への沈み量が多い状態を示し、（ｃ）は車輪の不整地への沈み量がさらに多くなって本体部が不整地に接触している状態を示す、不整地を含む図５の部分図である。

本発明に係る無人探査車の実施の形態について、図１～６を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

また、以下の説明に於いて、水平面に対して垂直な鉛直方向を「上下方向」または「高さ方向」というものとする。また、無人探査車１には車輪２０が設けられているが、車輪２０の回転軸方向を「幅方向」または「左右方向」といい、車輪２０の回転軸方向に対して垂直な水平方向を「長さ方向」または「前後方向」というものとする。また、幅方向に於いて、無人探査車１の中心部側（中心に近い側）を「内側」といい、無人探査車１の端部側（中心から遠い側）を「外側」というものとする。

また、以下の説明に於いて、一対で設けられている構成要素については、その一方を説明し、他方の説明を省略することがある。

また、以下の説明に於いて「不整地」とは、整地されていない土地であって、例えば、砂、石、岩、泥等で覆われた土地をいい、特に説明がない限りに於いて、水平な地表を成しているものとする。尚、不整地は、例えば、月の土地、火星の土地等、地球外惑星の土地も含まれるものとする。

図１は、本発明に係る無人探査車１の斜視図であり、無人探査車１の全体が示されている。また、図２は、無人探査車１の側面図であり、図３は、無人探査車１の正面図であり、図４は、無人探査車１の平面図であり、それぞれ無人探査車１の全体が示されている。尚、図３と図５に於いて、図面上方が、無人探査車１の上方にあたり、図４に於いて、図面下方が、無人探査車１の前方にあたる。

図５は、図２のＡ－Ａ線断面図であり、前から見た断面が示されている。また、図６は、図３のＢ－Ｂ線断面図であり、横から見た断面が示されている。

本体部１０は、薄板状の部材で囲われた容器体として形成されている。本体部１０の中央領域には、幅方向に平行に伸びる略円筒状の中央部１１が形成され、中央部１１の幅方向両端領域には、中央部１１よりも大なる径の略球状の一対の膨張部１２が形成されている。

中央部１１は、上方に配置される平面状の中央上面１１ａと、下方に配置される平面状の中央下面１１ｂと、軸線が幅方向に平行で前方に配置される部分円筒面の中央前面１１ｃと、軸線が幅方向に平行で後方に配置される部分円筒面の中央後面１１ｄとで囲われて、その外面が形成されている。

中央前面１１ｃと中央後面１１ｄとは、それぞれの部分円筒面の径が同一で、かつ、それぞれの部分円筒面の軸線が同軸に配置されている。また、中央上面１１ａと中央下面１１ｂとは、互いに平行に形成されている。すなわち、中央上面１１ａと中央下面１１ｂとは、中央前面１１ｃと中央後面１１ｄとの部分円筒面を延長させて成る一つの円筒面を切り欠いた平行面として形成されている。従って、中央上面１１ａと中央下面１１ｂとの離隔距離は、中央前面１１ｃ中央後面１１ｄとの最大距離（円筒直径）よりも短くなっている。

膨張部１２は、正の曲率の部分球面状の膨張面１２ａと、幅方向に対して垂直向きの平面状の測面１２ｂとで囲われて、その外面が形成されている。すなわち、側面１２ｂは、膨張面１２ａを延長させて成る球面を鉛直に切り欠いた円板面として形成されている。また、側面１２ｂは、本体部１０の幅方向最端部に配置され、膨張面１２ａの部分球面の球径よりも小さい径の円板面として形成されている。また、膨張面１２ａと側面１２ｂとの境目の角部は、丸みを帯びて結ばれている。

また、膨張面１２ａの球直径は、中央上面１１ａと中央下面１１ｂとの離隔距離よりも大なる直径で形成され、かつ、中央前面１１ｃと中央後面１１ｄとの最大距離（中央前面１１ｃと中央後面１１ｄとで成る仮想円筒の直径）よりも大なる直径で形成されている。

膨張面１２ａは、その幅方向内側が、中央上面１１ａ、中央下面１１ｂ、中央前面１１ｃ、中央後面１１ｄ、これら４面と接している。また、膨張面１２ａは、その幅方向外側が側面１２ｂと接している。そのため、膨張面１２ａは、中央上面１１ａ、中央下面１１ｂ、中央前面１１ｃ、中央後面１１ｄ、これら４面と、側面１２ｂとの間に配置され、その間の中間領域が膨らんで形成されている。すなわち、図５で示されるように、車輪２０の軸線を含む断面に於いて、膨張面１２ａは、一つの円が上下に分割された一対の部分円として形成されている。

図５で示されるように、側面１２ｂには、車輪２０を駆動する駆動モーター１４を保持するモーター保持１３が取り付けられている。駆動モーター１４は、膨張部１２の内部に配置され、駆動モーター１４の回転動力は、減速歯車１５を介して減速されて減速軸１６に伝達される。減速軸１６は、側面１２ｂ、及び、モーター保持１３を貫通して、側面１２ｂから幅方向外側に突出している。

膨張部１２の内部には、駆動モーター１４に電力を供給するバッテリー１８ａを保持するバッテリー保持１８が設置されている。また、膨張部１２の内部には、駆動モーター１４の駆動状態等を制御する制御基板１９ａを保持する基板保持１９が設置されている。そのため、バッテリー１８ａ、及び、制御基板１９ａは、膨張部１２の内部に配置されている。

ここで、モーター保持１３、駆動モーター１４、減速歯車１５、減速軸１６、これらのそれぞれは、左右一対で左右対称に設けられており、一対の減速軸１６の回転軸は同軸に配置されている。尚、一対の減速軸１６の回転軸は、一対の車輪２０の回転軸でもあり、以下の説明に於いて、この減速軸１６の回転軸を単に「回転軸」というものとする。

回転軸は、円板状に形成されている側面１２ｂの中心に配置されており、中央上面１１ａ、及び、中央下面１１ｂは、回転軸に対して上下対称に配置されている。すなわち、本体部１０は、その外面の形状が、回転軸に対して上下対称に形成されている。

モーター保持１４は、幅方向外側の端部が開口しており、この開口部の内周面に車輪２０を回転可能に保持する軸受１７が取り付けられている。

車輪２０は、円盤状に形成されたディスク部２１と、ディスク部２１の径よりも径大な略筒状に形成されたリム部２２と、ディスク部２１の外周面からリム部２２の幅方向外側の端部に向けて放射状に延出している複数の柱状のスポーク部２３とで、一体化して構成されている。

ディスク部２１は、軸受１７によって回転可能に支持され、減速軸１６と相対回転不能に接合され、減速軸１６からの回転動力を受けている。

リム部２２は、リム外周面２２ａ（リム部２２の外周面）が正の曲率の部分球面で形成された薄板状の筒体で成る。そのため、リム内周面２２ｂ（リム部２２の内周面）は、リム外周面２２ａに沿った負の曲率の部分球面で形成されている。

リム外周面２２ａは、幅方向中間領域が膨らんで（正の曲率で）形成されている。すなわち、幅方向に対して垂直な方向（上下方向や前後方向）に於いて、リム外周面２２ａの幅方向中間領域の径は、リム外周面２２ａの幅方向内側端部の径よりも大きく、かつ、リム外周面２２ａの幅方向外側端部の径よりも大きい。

リム内周面２２ｂは、リム外周面２２ａの裏側に形成されているため、幅方向中間領域が凹んで（負の曲率で）形成されている。すなわち、幅方向に対して垂直な方向（上下方向や前後方向）に於いて、リム内周面２２ｂの幅方向中間領域の径は、リム内周面２２ｂの幅方向内側端部の径よりも大きく、かつ、リム内周面２２ｂの幅方向外側端部の径よりも大きい。

図５で示されるように、回転軸を含む断面に於いて、リム外周面２２ａ、及び、リム内周面２２ｂは、それぞれに一つの円が上下に分割された一対の部分円として形成されている。また、リム外周面２２ａ、及び、リム内周面２２ｂ、及び、膨張面１２ａ、それぞれの部分球面の中心位置は、同一に配置されている。そのため、リム部２２は、膨張面１２ａを覆って配置されている。換言すると、リム部２２の幅方向内側の端部は、膨張面１２ａの幅方向外側の端部（すなわち側面１２ｂ）よりも幅方向内側に配置されている。すなわち、リム部２２の幅方向内側の端部から膨張部１２の幅方向外側端部に至って、車輪２０が本体部１０を覆っている。

ここで、リム外周面２２ａの径（球径）は、リム内周面２２ｂの径（球径）よりも大きく形成され、リム内周面２２ｂの径（球径）は、膨張面１２ａの径（球径）よりも大きく形成されている。

リム内周面２２ｂと、膨張面１２ａとの間に出来るリム内周隙間２５は、リム部２２の幅方向内側の端部から膨張部１２の幅方向外側端部に至って、一定の離隔距離を保って形成されている。また、リム内周面２２ｂの径（球径）と膨張面１２ａの径（球径）とは、それぞれの径差を小さく（径比を１００％に近く）して形成されている。より具体的には、膨張面１２ａの径は、リム内周面２２ｂの径（１００％）に対して、７４％以上に形成されている。また、膨張面１２ａの径は、リム外周面２２ａの径（１００％）に対して、７０％以上に形成されている。

リム外周面２２ａからは、薄板状に形成された複数の爪２４が、リム外周面２２ａの半径方向に放射状に伸びて設けられている。爪２４の幅方向寸法は、リム外周面２２ａの幅方向寸法よりも長く形成されている。また、爪２４の外周面である爪外周面２４ａは、リム外周面２２ａに沿った正の曲率の曲面で形成されている。すなわち、図５で示されるように、回転軸を含む断面に於いて、爪外周面２４ａは部分円であり、リム外周面２２ａの部分円と中心位置が同一に配置されている。

尚、爪２４は、爪２４を不整地に食い込ませることで走破性を増そうとする目的で設けられており、技術名称として「グローサ」と呼ばれている。

中央部１１の中央前面１１ｃには、カメラ４０を保持するカメラ保持穴１１ｅが設けられている。カメラ４０は、カメラ保持穴１１ｅに保持されて、中央部１１の内部に回転軸に対して上下対称位置に配置されている。

無人探査車１は、カメラ４０による撮影情報を利用して、自動で、または、遠隔操作によって走行を行う。そのため、無人探査車１は、カメラ４０が向いている方向が前進方向（通常走行の方向）となる。換言すれば、前後方向に見て、中央部１１の中心からカメラ保持穴１１ｅに向かう方向が、前進方向となる。

中央部１１の中央後面１１ｄからは、棒状に形成されて後方に延出する複数の脚３１が設けられている。

複数の脚３１の後方先端には、接地体３４を保持する接地体保持３３が固定されている。接地体３４は、略皿状に形成され、接地体保持３３に取り付けられ、無人探査車１の最後方に配置されている。

接地体３４は、接地体外周面３４ａ（接地体３４の外周面）が正の曲率の部分球面で形成された薄板状に形成されている。そのため、接地体内周面３４ｂ（接地体３４の内周面）は、接地体外周面３４ａに沿った負の曲率の部分球面に形成されている。

接地体外周面３４ａは、その中央領域が膨らんで（正の曲率で）形成されている。また、接地体内周面３４ｂは、接地体外周面３４ａの裏側に形成されているため、その中央領域が凹んで（負の曲率で）形成されている。

また、接地体３４は、接地体外周面３４ａが不整地Ｇ（不整地Ｇは、図７に示す。）に接地する向きに配置され、上下対称に一対で設けられている。すなわち、一対の接地体３４の一方の接地体３４は、その接地体外周面３４ａが下向きに配置されて不整地Ｇに接地し、他方の接地体３４は、接地体外周面３４ａが上向きに配置されている。

また、上下方向に延びる棒状に形成された補助脚３２が、補助脚３２の両端を一対の接地体保持３３で固定されて設けられ、上下一対に設けられた接地体３４同士を繋いで保持している。

上下一対に設けられた接地体３４の、部分球面で成る一対の接地体外周面３４ａと、部分球面で成る一対の接地体内周面３４ｂとの、それぞれの中心位置は同一に配置されている。また、一対の接地体外周面３４ａを延長すると、一つの球面となり、一対の接地体内周面３４ｂを延長した場合にも、一つの球面となる位置に配置されている。

さらに、接地体外周面３４ａの径（球径）は、リム外周面２２ａの径（球径）と同一に形成されている。

次に、図７を参照して、無人探査車１の走行性能に関する特徴を説明する。図７は、車輪２０の接地面として機能するリム部２２が不整地Ｇに接地している状態を示しており、（ａ）はリム部２２の不整地Ｇへの沈み量が少ない状態を示し、（ｂ）はリム部２２の不整地Ｇへの沈み量が多い状態を示し、（ｃ）はリム部２２の不整地Ｇへの沈み量が極めて多くなって膨張面１２ａが不整地Ｇの地表面Ｇａに接触している状態を示す、不整地Ｇを含む図５（図２のＡ－Ａ線断面図）の部分図である。

ここで、不整地Ｇは、整地されていない土地であって、例えば、砂、石、岩、泥等が堆積して成る堆積層Ｇｂで成り、その表面は、水平に広がる地表面Ｇａとして成る。

ここで、図７は、図５と同様に、回転軸を含む鉛直方向の断面線の断面図である。前述したように、リム外周面２２ａは、正の曲率の部分球面状に形成され、リム外周面２２ａの上下方向下側の領域が不整地Ｇに接地している。そのため、リム外周面２２ａは、リム部２２の不整地Ｇへの沈み量に応じて、接地幅を変化させながら、不整地Ｇに接地する。より具体的には、リム外周面２２ａが堆積層Ｇｂの中に沈んでいる領域の弧に対応する弦の長さが、リム外周面２２ａの接地幅Ｗとなり、リム部２２の沈み量が多くなる程、リム部２２の接地幅Ｗが広くなる。

リム部２２の接地幅Ｗが広くなる程、リム外周面２２ａの接地面積が広くなり、リム外周面２２ａの接地面圧が低くなる。リム外周面２２ａの面圧が低くなると、リム部２２の不整地Ｇへの沈み量が抑制される。

ここで、「沈み量」とは、リム部２２が堆積層Ｇｂの中に沈んでも形状変化の影響を受けない領域の地表面Ｇａから、堆積層Ｇｂの中に沈んでいるリム外周面２２ａの最も下方の点までの垂直距離、をいうものとする。

図７（ａ）は、リム部２２の不整地Ｇへの沈み量が少ない状態を示している。より具体的には、沈み量は、リム外周面２２ａの直径（球の直径）に対して１．５％程度であり、接地幅Ｗ（Ｗ_１）は、リム外周面２２ａの幅に対して４０％程度であり、例えば、通常の走行状態である。

リム部２２の不整地Ｇへの沈み量が少なく、リム外周面２２ａの不整地Ｇへの接地幅Ｗが少ない程、リム外周面２２ａが不整地Ｇから受ける抵抗が少なく、無人探査車１の走行抵抗を少なく抑えられる。

図７（ｂ）は、リム部２２の不整地Ｇへの沈み量が多い状態を示している。より具体的には、沈み量は、リム外周面２２ａの直径（球の直径）に対して４％程度であり、接地幅Ｗ（Ｗ_２）は、リム外周面２２ａの幅に対して８０％程度であり、例えば、想定範囲内の角度の登坂を走行している状態である。

リム部２２の不整地Ｇへの沈み量が多くなるに連れて、リム外周面２２ａの接地幅Ｗが広くなると、リム外周面２２ａの不整地Ｇとの接地面積が増加し、リム外周面２２ａの不整地Ｇとの接地面圧が低下するため、リム部２２の不整地Ｇへのさらなる沈み量の増加を抑制させる。

図７（ｃ）は、リム部２２の不整地Ｇへの沈み量が極めて多く、膨張面１２ａが地表面Ｇａに接触している状態を示している。より具体的には、沈み量は、リム外周面２２ａの直径（球の直径）に対して８％程度であり、接地幅Ｗ（Ｗ_３）は、リム外周面２２ａの幅に対して１００％に達し、例えば、想定よりも大きい角度の登坂を走行している状態である。この状態では、リム外周面２２ａの幅方向内側の端部が堆積層Ｇｂ中に沈んでいるため、堆積層Ｇｂの一部が、リム内周隙間２５に入り込んでいる。

地表面Ｇａが膨張面１２ａに接触すると、無人探査車１が不整地Ｇから受ける接地面圧は、膨張面１２ａの接地部にも分散されるため、これ以上のリム部２２の不整地Ｇへの沈み量の増加を抑制させる。

また、膨張面１２ａが地表面Ｇａに接触しても、膨張面１２ａの地表面Ｇａとの接触領域は、球面状で滑らかな形状であるため、膨張面１２ａが地表面Ｇａから受ける接触抵抗は少なく、無人探査車１の進行方向に対する走行抵抗の増加も少ない状態を保つ。

また、リム内隙間２５に入り込んだ堆積層Ｇｂは、リム部２２が回転を継続していると、リム内周面２２ｂとの接触抵抗によって連れ回され、膨張面１２ａよりも上方にあるリム内隙間２５に持ち上げられる。膨張面１２ａよりも上方にあるリム内隙間２５にまで持ち上げられた堆積層Ｇｂは、重力によって、膨張面１２ａに落ちる。膨張面１２ａは正の曲率の球面状に形成されているため、膨張面１２ａに落とされた堆積層Ｇｂは、膨張面１２ａの幅方向外側と幅方向内側とに分散される。膨張面１２ａに落とされた堆積層Ｇｂのうち、膨張面１２ａの幅方向内側に分散された堆積層Ｇｂは、中央部１１の中央上面１１ａ、中央前面１１ｃ、中央後面１１ｄに移送され、その後、中央部１１の下方の不整地Ｇに落とされる。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本実施の形態によれば、一対のリム部２２の間に配置されている中央部１１の上下方向に於ける最大寸法は、リム部２２の内部に配置されている膨張部１２の上下方向に於ける最大寸法よりも小さいため、不整地Ｇから中央部１１までの距離が長くなり、地表面Ｇａから凸状の障害物があっても、この障害物との接触を最小限に抑えるため、無人探査車１の走行性能が向上する。また、上下方向に狭い空間を走行する場合には、無人探査車１の上方から下向きに凸状の障害物があったとしても、同様の作用によって、無人探査車１の走行性能が向上する。

また、リム内周隙間２５の上下方向に於ける空間寸法は、リム内周面２２ｂの直径（１００％）に対して小さく（１３％以下）形成されており、リム内周隙間２５に入り込む堆積層Ｇｂの侵入量が抑制されるため、想定以上に厳しい条件の不整地であっても、無人探査車１の走行を可能にさせる。

また、膨張面１２ａの径（球径）は、リム外周面２２ａの直径（１００％）に対して大きく（７０％以上）形成されており、リム内周隙間２５に入り込む堆積層Ｇｂが膨張面１２ａに接触したとしても、リム部２２の沈み量は少なく抑えられるため、想定以上に厳しい条件の不整地であっても、無人探査車１の走行を可能にさせる。

また、膨張面１２ａは、正の曲率の滑らかな面で形成されており、リム内周隙間２５に入り込む堆積層Ｇｂが膨張面１２ａに接触したとしても、この接触抵抗の増加が抑制されるため、無人探査車１の走行性能が向上する。

また、リム内周隙間２５に侵入した堆積層Ｇｂは、車輪２０の回転に連られて膨張面１２ａの上方に運ばれ、その後、重力によって、膨張面１２ａに落ち、その一部は、膨張面１２ａから中央部１１に移送される。すなわち、車輪２０の回転を継続（無人探査車１の走行を継続）することで、リム内隙間２５に侵入した堆積層Ｇｂを排出させるため、無人探査車１の走行性能が向上する。

膨張部１２は、中央部１１よりも膨張してリム部２２の内部に配置されているため、膨張部の内部の搭載スペースが増加すると共に、搭載スペースの無駄が省かれ、無人探査車１全体の幅方向寸法を短く出来るため、無人探査車１の小型軽量化が図られる。

無人探査車１が走行する時、接地体外周面３４ａは不整地Ｇに対して滑りを生じることになるが、不整地Ｇに接地している接地体外周面３４ａは、下方を向いて、下方に凸状（正の曲率）の球面で形成されており、接地体外周面３４ａが接地面から受ける抵抗を抑制するため、無人探査車１の走行性能が向上する。尚、無人探査車１が旋回する時は、接地体外周面３４ａは、横滑り（幅方向の滑り）を生じるが、その場合でも、前述同様の作用によって、接地体外周面３４ａが接地面から受ける抵抗を抑制する。

無人探査車１は、上下対称な形状に構成されているため、無人探査車１が上下逆さまにひっくり返ったとしても、元の姿勢に戻す必要が無く、そのままの状態で無人探査車１の走行を継続することが出来る。

上下に一対の接地体外周面３４ａは、それぞれの接地体外周面３４ａを延長すると一つの球になる配置になっており、接地体外周面３４ａの径（球径）は、リム外周面２２ａの径（球径）と同一に形成されているため、接地体３４は、車輪２０と同等の走行性能を有することが可能となる。また、無人探査車１が上下逆さまにひっくり返ったとしても、本体部１１が常に水平に保たれ、カメラ４０の撮影向きも常に水平に保たれる。

（付記）
尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

膨張面１２ａの形状については、例えば、楕円体の表面や角に丸を設けた円柱の表面等、滑らかな正の曲率の曲面であれば、部分球面状に限らない。同様に、リム外周面２２ａや接地体外周面３４ａの形状についても、例えば、楕円体の表面や角に丸を設けた円柱の表面等、滑らかな正の曲率の曲面であれば、部分球面状に限らない。また、膨張面１２ａの形状は、例えば、部分的に平面部を設けても良い。

中央部１１の表面形状については、例えば、切り欠きを有さない円柱の表面等、その上下方向の最大寸法が、膨張面１２ａの上下方向の寸法よりも小さければ良い。

爪２４の形状については、例えば、リム外周面２２ａに幅方向に延びる長穴を設けて、その壁面を爪２４としても良い。

１…無人探査車、１０…本体部、１１…中央部、１１ａ…中央上面、１１ｂ…中央下面、１１ｃ…中央前面、１１ｄ…中央後面、１１ｅ…カメラ保持穴、１２…膨張部、１２ａ…膨張面、１２ｂ…側面、１３…モーター保持、１４…駆動モーター、１５…減速歯車、１６…減速軸、１７…軸受、１８…バッテリー保持、１８ａ…バッテリー、１９…基板保持、１９ａ…制御基板、２０…車輪、２１…ディスク部、２２…リム部、２２ａ…リム外周面、２２ｂ…リム内周面、２３…スポーク部、２４…爪、２４ａ…爪外周面、２５…リム内周隙間、３１…脚、３２…補助脚、３３…接地体保持、３４…接地体、３４ａ…接地体外周面、３４ｂ…接地体内周面、４０…カメラ

Claims

本体部と、前記本体部の幅方向両端において同軸上に配置された一対の車輪と、前記車輪のリム部の外周面に設けられた複数の爪と、前記本体部の後方に設けられ、地面に接地する接地体と、を備える無人探査車であって、
前記車輪の回転軸に平行な断面において前記車輪の回転軸に対して垂直な外径側に膨らむ曲率を正の曲率と定義し、前記車輪の回転軸に対して垂直な方向に窪む曲率を負の曲率と定義したとき、
前記リム部の前記外周面は、前記車輪の回転軸方向における中間領域の径が前記車輪の回転軸方向における内側及び外側の端部の径よりも大きい前記正の曲率の曲面で形成されており、
前記本体部の幅方向両端には、前記正の曲率の曲面で形成された外周面を有する一対の膨張部が形成されており、
前記車輪は、前記リム部が前記膨張部を覆って配置されている、
無人探査車。
前記複数の爪は、前記リム部の前記外周面から前記車輪の半径方向に放射状に延びて設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の無人探査車。
前記複数の爪の外周面は、前記リム部の前記外周面に沿った前記正の曲率で形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の無人探査車。
前記リム部の内周面は、前記膨張部の前記外周面に沿った前記負の曲率の曲面で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の無人探査車。
前記車輪の回転軸に直交する断面において、前記膨張部の前記外周面は円に形成され、前記膨張部の前記外周面の径は、前記リム部の前記内周面の径に対して７４パーセント以上に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の無人探査車。