JP2020164138A - Mobile device - Google Patents

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雅晴 小森
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達郎 寺川
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晃一朗 新野
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Abstract

To constitute a mobile device, which can quickly move in any direction, by use of a normal wheel.SOLUTION: A mobile device comprises: (a) two or more wheels 12a to 12c; (b) two or more wheel support parts 14a to 14c which so support the wheels 12a to 12c respectively as to be rotatable around a rotation center line; (c) two or more guide parts 16a to 16c which so guide the wheel support parts 14a to 14c respectively as to movable along a prescribed route, and by which directions of the wheel support parts 14a to 14c with respect to the prescribed route are kept constant; (d) a first connection part 18 which connects the guide parts 16a to 16c to each other; (e) and a drive part which drives two or more selected from the wheels 12a to 12c and the wheel support parts 14a to 14c. In the state that the wheels 12a to 12c contact a ground plane, the wheels 12a to 12c can be moved on the ground plane by drive of the drive part while changing directions of the wheels 12a to 12c.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は移動装置に関し、詳しくは、車輪を支持する車輪支持部が所定経路上を移動自在である移動装置に関する。 The present invention relates to a mobile device, and more particularly to a mobile device in which a wheel support portion that supports wheels is movable on a predetermined path.

例えば、工場や倉庫において運搬のために、フォークリフト、搬送台車等の3輪又は4輪以上の移動装置が多く用いられている。これらの移動装置は、一般に、普通の車輪、すなわち、回転中心線を中心に回転しながら、接地面上を回転中心線に垂直な方向に移動する車輪であって、接地面との間の摩擦によって回転中心線に垂直な方向以外の方向への移動が制限されるものの車輪の向きは変更可能である車輪を備えている。移動装置の移動方向を変えるには、車輪の向きを変える必要がある。そのため、即座に任意の方向に移動することができず、狭いスペースでは効率的に移動できない。例えば、移動装置が真横に移動するには、車輪の向きを適宜に変えながら、前進後に後進するなど、自動車と同様の切り返し作業が必要である。 For example, three-wheeled or four-wheeled or more moving devices such as forklifts and transport carts are often used for transportation in factories and warehouses. These moving devices are generally ordinary wheels, that is, wheels that rotate around the center of rotation and move on the ground plane in a direction perpendicular to the center of rotation, and friction with the ground plane. It is equipped with wheels whose orientation can be changed, although movement is restricted in directions other than the direction perpendicular to the center of rotation. To change the moving direction of the moving device, it is necessary to change the direction of the wheels. Therefore, it cannot move in any direction immediately and cannot move efficiently in a narrow space. For example, in order for the moving device to move to the side, it is necessary to perform the same turning work as that of an automobile, such as moving backward after moving forward while appropriately changing the direction of the wheels.

また、近年、例えばセグウェイ(登録商標)のように、2輪の普通の車輪を備えた小型移動装置に注目が集まっている。このような小型移動装置は、例えば、真横に移動する場合、左右の車輪を互いに逆方向に回転させて、その場で90°回転し、進行方向を変えた後に前進する必要があり、即座に任意の方向に移動することができない。 Further, in recent years, attention has been focused on a small mobile device having two ordinary wheels, such as Segway (registered trademark). In such a small moving device, for example, when moving to the side, it is necessary to rotate the left and right wheels in opposite directions, rotate 90 ° on the spot, change the direction of travel, and then move forward immediately. Cannot move in any direction.

普通の車輪の代わりに、全方向への移動が可能な特殊な車輪(以下、「全方向車輪」という。)を用いると、即座に任意の方向に移動することができ、狭いスペースでも効率的に移動可能となる移動装置を構成することができる。 If a special wheel that can move in all directions (hereinafter referred to as "omnidirectional wheel") is used instead of an ordinary wheel, it can move in any direction immediately and is efficient even in a narrow space. It is possible to configure a moving device that can be moved to.

例えば、図71は、オムニホイール(登録商標)と呼ばれる全方向車輪100の写真である。図71に示すように、全方向車輪100は、複数の副車輪106,108がホイール104の外周に沿って2列に並ぶように配置されている。 For example, FIG. 71 is a photograph of an omnidirectional wheel 100 called an omni wheel (registered trademark). As shown in FIG. 71, in the omnidirectional wheel 100, a plurality of auxiliary wheels 106, 108 are arranged so as to be arranged in two rows along the outer circumference of the wheel 104.

図72は、他の全方向車輪110の説明図である。図72に示すように、全方向車輪110は、複数の副車輪130がホイール部材120の外周120aに沿って1列に並ぶように配置されている。副車輪130は、ホイール部材120の回転中心線に垂直な面内において、それぞれの回転中心線130xが、ホイール部材120の外周120aに沿って並ぶように配置されている。ホイール部材120が回転すると、全方向車輪110は、接地面102上を、ホイール部材120の回転中心線に垂直な方向に移動する。接地面102に接している副車輪130が回転すると、全方向車輪110は、接地面102上を、ホイール部材120の回転中心線と平行な方向に移動する。ホイール部材120の回転と副車輪130の回転との組合せによって、全方向車輪110は、接地面102上を、即座に任意の方向に移動することができる(例えば、特許文献1参照)。 FIG. 72 is an explanatory view of another omnidirectional wheel 110. As shown in FIG. 72, the omnidirectional wheels 110 are arranged so that a plurality of auxiliary wheels 130 are arranged in a row along the outer circumference 120a of the wheel member 120. The auxiliary wheels 130 are arranged so that their respective rotation center lines 130x are lined up along the outer circumference 120a of the wheel member 120 in a plane perpendicular to the rotation center line of the wheel member 120. When the wheel member 120 rotates, the omnidirectional wheel 110 moves on the ground contact surface 102 in a direction perpendicular to the rotation center line of the wheel member 120. When the auxiliary wheel 130 in contact with the ground contact surface 102 rotates, the omnidirectional wheel 110 moves on the ground contact surface 102 in a direction parallel to the rotation center line of the wheel member 120. By combining the rotation of the wheel member 120 and the rotation of the auxiliary wheel 130, the omnidirectional wheel 110 can immediately move in any direction on the ground contact surface 102 (see, for example, Patent Document 1).

特開2009−179110号公報JP-A-2009-179110

全方向車輪を備えた移動装置は、普通の車輪を備えた移動装置と比べ、次のような問題点がある。 A moving device provided with omnidirectional wheels has the following problems as compared with a moving device provided with ordinary wheels.

第1に、全方向車輪は、複数の副車輪を備えているので、部品点数が多く、構造が複雑で、コストが高い。そのため、移動装置のコストアップにつながる。 First, since the omnidirectional wheel is provided with a plurality of auxiliary wheels, the number of parts is large, the structure is complicated, and the cost is high. Therefore, the cost of the mobile device is increased.

第2に、全方向車輪は、車輪全体の回転に伴い、接地する副車輪が次々と切り替わるので、走行時の振動や騒音が大きい。そのため、運搬する荷物に衝撃を与えたり、乗っている人に不快感を与えたり、走行時に周囲に及ぼす騒音が大きかったりする。 Secondly, in the omnidirectional wheel, the auxiliary wheels that come into contact with the ground are switched one after another as the entire wheel rotates, so that vibration and noise during traveling are large. Therefore, the load to be carried may be impacted, the occupant may be uncomfortable, and the noise may be loud to the surroundings during traveling.

かかる実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、即座に任意の方向に移動することができる移動装置を、普通の車輪を用いて構成することである。 In view of such circumstances, an object to be solved by the present invention is to construct a moving device capable of immediately moving in an arbitrary direction by using ordinary wheels.

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した移動装置を提供する。 The present invention provides a mobile device configured as follows in order to solve the above problems.

移動装置は、(a)回転中心線に対して周方向に移動自在、かつ、前記回転中心線に平行な方向に移動不自在である外周面を有する少なくとも2つの車輪と、(b)前記車輪をそれぞれ前記回転中心線を中心に回転自在に支持する少なくとも2つの車輪支持部と、(c)前記車輪支持部をそれぞれ所定経路に沿って移動自在に案内し、前記所定経路に対する前記車輪支持部の向きが一定に保たれる少なくとも2つの案内部と、(d)前記案内部同士を繋ぎ合わせる第1の接続部と、(e)前記車輪と前記車輪支持部とから選択された少なくとも2つについて、選択された前記車輪を、前記回転中心線を中心に回転するように駆動し、選択された前記車輪支持部を、前記案内部に対して動き前記所定経路に沿って移動するように駆動する駆動部と、を備える。移動装置は、前記駆動部の駆動によって、接地面に前記外周面が接している前記車輪が、前記車輪の向きを変えながら前記接地面上を移動できるように構成されている。 The moving device includes (a) at least two wheels having an outer peripheral surface that is movable in the circumferential direction with respect to the rotation center line and is non-movable in a direction parallel to the rotation center line, and (b) the wheels. At least two wheel support portions that rotatably support each of the rotation center lines, and (c) the wheel support portions that movably guide the wheel support portions along a predetermined path, and the wheel support portions with respect to the predetermined path. At least two guide portions selected from (d) a first connection portion that connects the guide portions to each other, and (e) the wheel and the wheel support portion are selected from at least two guide portions whose orientations are kept constant. The selected wheel is driven so as to rotate about the rotation center line, and the selected wheel support portion is driven so as to move with respect to the guide portion and move along the predetermined path. It is provided with a drive unit for The moving device is configured so that the wheels whose outer peripheral surface is in contact with the ground contact surface can move on the ground contact surface while changing the direction of the wheels by driving the drive unit.

上記構成において、車輪支持部が支持する車輪は、普通の車輪である。 In the above configuration, the wheel supported by the wheel support is an ordinary wheel.

上記構成によれば、駆動部によって、車輪を回転駆動したり、車輪支持部が所定経路に沿って移動するように車輪支持部を案内部に対して動かしたりする、すなわち、車輪支持部を駆動したりすることによって、移動装置を即座に任意の方向に移動させることができる。 According to the above configuration, the drive unit rotates the wheel or moves the wheel support unit with respect to the guide unit so that the wheel support unit moves along a predetermined path, that is, drives the wheel support unit. By doing so, the moving device can be immediately moved in any direction.

好ましい一態様において、少なくとも3つの前記車輪と、少なくとも3つの前記車輪支持部と、少なくとも3つの前記案内部とを備える。前記第1の接続部は、前記案内部同士の相対位置が固定されるように、前記案内部同士を繋ぎ合わせる。前記駆動部は、少なくとも2つの前記車輪を駆動する。 In a preferred embodiment, it comprises at least three wheels, at least three wheel supports, and at least three guides. The first connecting portion connects the guide portions so that the relative positions of the guide portions are fixed. The drive unit drives at least two of the wheels.

この場合、車輪支持部が案内される所定経路同士の相対位置が不変である。移動装置の位置及び向きは、車輪の位置及び向きによって決まる。 In this case, the relative positions of the predetermined paths on which the wheel support portions are guided are unchanged. The position and orientation of the moving device is determined by the position and orientation of the wheels.

所定経路は、直線状でも、曲線状でも、直線状部分と曲線状部分の組み合わせでも、環状でも、円弧状でも構わない。 The predetermined path may be linear, curved, a combination of a linear portion and a curved portion, an annular shape, or an arc shape.

好ましくは、前記所定経路は直線状である。 Preferably, the predetermined path is linear.

この場合、所定経路が曲線状等である場合に比べ、案内部の構成を簡単にすることができる。 In this case, the configuration of the guide portion can be simplified as compared with the case where the predetermined route has a curved shape or the like.

より好ましくは、前記案内部に固定された座標系から前記接地面に垂直に見たとき、少なくとも2つの前記所定経路が互いに非平行であるように、前記案内部同士の相対位置が固定されている。 More preferably, the relative positions of the guides are fixed so that at least two of the predetermined paths are non-parallel to each other when viewed perpendicular to the ground plane from the coordinate system fixed to the guides. There is.

この場合、車輪支持部が所定経路に沿って往復移動を繰り返す状態で、移動装置が一方向に移動し続けるようにすることが可能である。車輪支持部の移動範囲を制限できる。 In this case, it is possible to keep the moving device moving in one direction in a state where the wheel support portion repeatedly moves back and forth along a predetermined path. The range of movement of the wheel support can be limited.

より好ましくは、前記案内部に固定された座標系から前記接地面に垂直に見たとき、前記所定経路を含む仮想直線同士が交わってできる対頂角の大きさが60°又は120°になるように、3つの前記案内部がY字状に配置されている。 More preferably, when viewed perpendicularly to the ground plane from the coordinate system fixed to the guide portion, the size of the vertical angle formed by the intersection of the virtual straight lines including the predetermined path is 60 ° or 120 °. The three guide portions are arranged in a Y shape.

より好ましくは、前記案内部に固定された座標系から前記接地面に垂直に見たとき、前記所定経路を含む仮想直線同士が交わってできる対頂角の大きさが60°又は120°になるように、3つの前記案内部がΔ字状に配置されている。 More preferably, when viewed perpendicularly to the ground plane from the coordinate system fixed to the guide portion, the size of the vertical angle formed by the intersection of the virtual straight lines including the predetermined path is 60 ° or 120 °. The three guide portions are arranged in a Δ shape.

好ましくは、前記所定経路が環状又は円弧状である。 Preferably, the predetermined path is annular or arcuate.

この場合、車輪支持部の移動範囲を制限できる。 In this case, the range of movement of the wheel support can be limited.

好ましくは、少なくとも3つの前記車輪と、少なくとも3つの前記車輪支持部と、少なくとも3つの前記案内部とを備える。前記案内部は、回転自在に互いに結合された第1及び第2の部材を含む。前記第1の部材に、前記第1及び第2の部材が相対回転する中心軸のまわりを、前記車輪支持部に回転自在に支持されている前記車輪が移動するように、前記車輪支持部が固定される。前記第1の接続部は、前記第2の部材同士の相対位置が不変であるように、前記第2の部材同士を繋ぎ合わせる。 Preferably, it includes at least three wheels, at least three wheel supports, and at least three guides. The guide includes first and second members rotatably coupled to each other. The wheel support portion moves so that the wheel rotatably supported by the wheel support portion moves around a central axis on which the first and second members rotate relative to the first member. It is fixed. The first connecting portion connects the second members so that the relative positions of the second members do not change.

この場合、移動装置は、キャスター型機構を含む。 In this case, the moving device includes a caster type mechanism.

好ましくは、少なくとも3つの前記車輪と、少なくとも3つの前記車輪支持部と、少なくとも3つの前記案内部とを備える。前記第1の接続部は、前記案内部同士の相対位置が可変であるように、対偶又は機構を介して前記案内部同士を繋ぎ合わせる。 Preferably, it includes at least three wheels, at least three wheel supports, and at least three guides. The first connecting portion connects the guide portions via a kinematic pair or a mechanism so that the relative positions of the guide portions are variable.

この場合、案内部が案内される所定経路同士の相対位置が可変である。案内部は、対偶又は機構を介して繋ぎ合わされているので、案内部同士の位置関係には一定の制約条件が存在する。そのため、移動装置の位置及び向きが、車輪の位置及び向きによって決まるように、移動装置を構成することができる。 In this case, the relative position between the predetermined routes to which the guide unit is guided is variable. Since the guide units are connected via a kinematic pair or a mechanism, there are certain restrictions on the positional relationship between the guide units. Therefore, the mobile device can be configured so that the position and orientation of the mobile device is determined by the position and orientation of the wheels.

より好ましくは、前記第1の接続部は、内部材と、前記内部材の周囲を、自転しながら公転する少なくとも3つの遊星部材とを含む遊星機構である。前記遊星部材に、それぞれ前記案内部が固定されている。 More preferably, the first connecting portion is a planetary mechanism including an inner member and at least three planetary members that revolve around the inner member while rotating. The guide portion is fixed to each of the planet members.

この場合、内部材に固定された案内部材が存在しても構わない。遊星機構は、外部材を含み、内部材と外部材との間に遊星部材が配置される一般的な構成でも、キャリア部材を含み、キャリア部材によって内部材の周囲に遊星部材が回転(自転)自在に支持される構成でも、その他の構成でも構わない。 In this case, there may be a guide member fixed to the inner member. The planetary mechanism includes an outer member, and even in a general configuration in which the planetary member is arranged between the inner member and the outer member, the planetary member includes a carrier member, and the carrier member rotates (rotates) the planetary member around the inner member. It may be a freely supported configuration or another configuration.

より好ましくは、前記第1の接続部は、中空円筒状の外部材と、前記外部材の内部に配置され、前記外部材の中心線の周囲を、自転しながら公転する少なくとも4つの遊星部材と、前記遊星部材を回転自在に支持する1つのキャリア部材とを含む遊星機構である。前記遊星部材に、それぞれ前記案内部が固定されている。 More preferably, the first connecting portion includes a hollow cylindrical outer member and at least four planetary members which are arranged inside the outer member and revolve around the center line of the outer member while rotating. , A planetary mechanism including one carrier member that rotatably supports the planetary member. The guide portion is fixed to each of the planet members.

好ましくは、(f)少なくとも2つの前記車輪支持部について、1つの前記車輪支持部の前記所定経路上の位置が他の前記車輪支持部の前記所定経路上の位置の制約を受けて決まるように、前記車輪支持部同士を繋ぎ合わせる第2の接続部を、さらに備える。 Preferably, (f) for at least two of the wheel supports, the position of one wheel support on the predetermined path is constrained by the position of the other wheel support on the predetermined path. A second connecting portion for connecting the wheel supporting portions to each other is further provided.

この場合、第2の接続部によって互いに接続されたn個の車輪支持部のうちの1個の位置が、他のn−1個の位置の制約を受けて決まるので、車輪を回転駆動し又は車輪支持部を動かす駆動箇所を減らすことができる。 In this case, since the position of one of the n wheel supports connected to each other by the second connecting portion is determined by being constrained by the other n-1 positions, the wheels are rotationally driven or driven. It is possible to reduce the number of drive points for moving the wheel support.

好ましい他の一態様において、2つの前記車輪と、2つの前記車輪支持部と、2つの前記案内部とを備える。前記駆動部は、1つの前記車輪と、他の1つの前記車輪及び2つの前記車輪支持部のうち少なくとも2つとを駆動する。 In another preferred embodiment, the two wheels, the two wheel supports, and the two guides are provided. The drive unit drives one of the wheels, the other wheel, and at least two of the two wheel supports.

好ましくは、前記第1の接続部は、前記案内部同士の相対位置が固定されるように、前記案内部同士を繋ぎ合わせる。 Preferably, the first connecting portion connects the guide portions so that the relative positions of the guide portions are fixed.

この場合、車輪、車輪支持部、及び案内部の個数を最小にすることができる。 In this case, the number of wheels, wheel supports, and guides can be minimized.

好ましくは、前記所定経路は直線状である。 Preferably, the predetermined path is linear.

この場合、所定経路が曲線状等である場合に比べ、案内部の構成を簡単にすることができる。 In this case, the configuration of the guide portion can be simplified as compared with the case where the predetermined route has a curved shape or the like.

好ましくは、(g)前記案内部と前記第1の接続部とのうち少なくとも1つに固定された基部と、(h)前記基部に回転自在に結合された台部と、(i)前記台部を前記基部に対して回転させる台駆動部と、をさらに備える。 Preferably, (g) a base portion fixed to at least one of the guide portion and the first connection portion, (h) a base portion rotatably coupled to the base portion, and (i) the base portion. A pedestal drive unit that rotates the unit with respect to the base portion is further provided.

この場合、案内部等が回転しながら移動するときに、台部を所望方向に向けることができる。 In this case, when the guide portion or the like moves while rotating, the base portion can be directed in a desired direction.

また、本発明は、以下のように構成した、移動装置の駆動方法を提供する。 The present invention also provides a method for driving a mobile device, which is configured as follows.

移動装置の駆動方法は、上記構成の移動装置を駆動する方法であり、前記車輪支持部が線状の前記所定経路に沿って往復移動を繰り返し、又は、環状の前記所定経路に沿って一方向の移動を続けるように、前記駆動部を制御する。 The method for driving the mobile device is a method for driving the mobile device having the above configuration, in which the wheel support portion repeatedly moves back and forth along the linear predetermined path, or one direction along the annular predetermined path. The drive unit is controlled so as to continue the movement of the wheel.

この場合、移動装置が一方向に回転しながら、又は揺動しながら、一方向に移動するように、制御することができる。車輪支持部は、所定経路を往復移動したり、環状の所定経路を一方向に移動したりするので、車輪支持部の移動範囲が制限される。 In this case, the moving device can be controlled to move in one direction while rotating or swinging in one direction. Since the wheel support portion reciprocates on a predetermined path or moves in one direction on an annular predetermined path, the movement range of the wheel support portion is limited.

また、本発明は、案内部が直線状である移動装置について、以下のように制御する、移動装置の駆動方法を提供する。 The present invention also provides a method for driving a mobile device, which controls a mobile device having a linear guide portion as follows.

すなわち、前記案内部の先端側が前記案内部の基端側よりも前記移動装置の移動方向の前側に位置しているとき、当該案内部で案内される前記車輪支持部が支持している前記車輪の移動速度が、前記移動装置の移動に伴って次第に小さくなり、前記案内部の前記先端側が前記案内部の前記基端側よりも前記移動装置の移動方向の後側に位置しているとき、当該案内部で案内される前記車輪支持部が支持している前記車輪の移動速度が、前記移動装置の移動に伴って次第に大きくなるように、前記駆動部を制御する。 That is, when the tip end side of the guide portion is located on the front side in the moving direction of the moving device with respect to the base end side of the guide portion, the wheel supported by the wheel support portion guided by the guide portion. When the moving speed of the moving device gradually decreases with the movement of the moving device, and the tip end side of the guide portion is located behind the base end side of the guide portion in the moving direction of the moving device. The drive unit is controlled so that the moving speed of the wheel supported by the wheel support unit guided by the guide unit gradually increases with the movement of the moving device.

この場合、移動装置が一方向に回転しながら一方向に移動するように、制御することができる。 In this case, the moving device can be controlled to move in one direction while rotating in one direction.

本発明によれば、即座に任意の方向に移動することができる移動装置を、普通の車輪を用いて構成することができる。 According to the present invention, a moving device capable of immediately moving in an arbitrary direction can be configured by using ordinary wheels.

図1は移動装置の略図である。(実施例1−1)FIG. 1 is a schematic diagram of a mobile device. (Example 1-1) 図2は移動装置の試作機の写真である。(実施例1−1)FIG. 2 is a photograph of a prototype mobile device. (Example 1-1) 図3(a)は第1の駆動部の略図、図3(b)は車輪支持部の要部平面図である。(実施例1−1及びその変形例)FIG. 3A is a schematic view of the first drive unit, and FIG. 3B is a plan view of a main part of the wheel support portion. (Example 1-1 and its modification) 図4は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 4 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図5は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 5 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図6は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 6 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図7は移動装置の移動範囲を示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 7 is a plan view showing a moving range of the moving device. (Example 1-1) 図8は移動装置の回転運動を示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 8 is a plan view showing the rotational movement of the moving device. (Example 1-1) 図9は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 9 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図10は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 10 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図11は移動装置の動きを示す部分拡大平面図である。(実施例1−1)FIG. 11 is a partially enlarged plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図12は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 12 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図13は車輪支持部の動きを示すグラフである。(実施例1−1)FIG. 13 is a graph showing the movement of the wheel support portion. (Example 1-1) 図14は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 14 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図15はパラメータの説明図である。(実施例1−1)FIG. 15 is an explanatory diagram of parameters. (Example 1-1) 図16はパラメータの説明図である。(実施例1−1)FIG. 16 is an explanatory diagram of parameters. (Example 1-1) 図17はパラメータの説明図である。(実施例1−1)FIG. 17 is an explanatory diagram of parameters. (Example 1-1) 図18はパラメータの説明図である。(実施例1−1)FIG. 18 is an explanatory diagram of parameters. (Example 1-1) 図19は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−1)FIG. 19 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-1) 図20は移動装置の略図である。(実施例1−1の変形例1)FIG. 20 is a schematic diagram of the mobile device. (Modification 1 of Example 1-1) 図21は移動装置の略図である。(実施例1−1の変形例2)FIG. 21 is a schematic diagram of the mobile device. (Modification 2 of Example 1-1) 図22は移動装置の略図である。(実施例1−1の変形例3)FIG. 22 is a schematic view of the mobile device. (Modification 3 of Example 1-1) 図23は移動装置の略図である。(実施例1−1の変形例4)FIG. 23 is a schematic diagram of the mobile device. (Modified Example 4 of Example 1-1) 図24は移動装置の略図である。(実施例1−1の変形例5)FIG. 24 is a schematic diagram of the mobile device. (Modified Example 5 of Example 1-1) 図25は移動装置の略図である。(実施例1−1の変形例6)FIG. 25 is a schematic diagram of the mobile device. (Modified Example 6 of Example 1-1) 図26は移動装置の平面図である。(実施例1−2)FIG. 26 is a plan view of the moving device. (Example 1-2) 図27はパラメータの説明図である。(実施例1−2)FIG. 27 is an explanatory diagram of parameters. (Example 1-2) 図28は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例1−2)FIG. 28 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 1-2) 図29は移動装置の平面図である。(実施例1−2の変形例1)FIG. 29 is a plan view of the moving device. (Modification 1 of Example 1-2) 図30は移動装置の平面図である。(実施例1−3)FIG. 30 is a plan view of the moving device. (Example 1-3) 図31はパラメータの説明図である。(実施例1−3)FIG. 31 is an explanatory diagram of parameters. (Example 1-3) 図32は移動装置の動きの説明図である。(実施例1−3)FIG. 32 is an explanatory diagram of the movement of the moving device. (Example 1-3) 図33は移動装置の動きの説明図である。(実施例1−3)FIG. 33 is an explanatory diagram of the movement of the moving device. (Example 1-3) 図34は移動装置の動きの説明図である。(実施例1−3)FIG. 34 is an explanatory diagram of the movement of the moving device. (Example 1-3) 図35は移動装置の動きの説明図である。(実施例1−3)FIG. 35 is an explanatory diagram of the movement of the moving device. (Example 1-3) 図36は移動装置の平面図である。(実施例1−4)FIG. 36 is a plan view of the moving device. (Example 1-4) 図37はキャスター型機構の説明図である。(実施例1−4)FIG. 37 is an explanatory diagram of the caster type mechanism. (Example 1-4) 図38は移動装置の略図である。(実施例2)FIG. 38 is a schematic view of the mobile device. (Example 2) 図39は移動装置の略図である。(実施例2−1)FIG. 39 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 2-1) 図40は移動装置の略図である。(実施例2−1)FIG. 40 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 2-1) 図41は移動装置の略図である。(実施例2−2)FIG. 41 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 2-2) 図42は移動装置の略図である。(実施例2−2)FIG. 42 is a schematic view of the mobile device. (Example 2-2) 図43は移動装置の略図である。(実施例2−2)FIG. 43 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 2-2) 図44は移動装置の略図である。(実施例2−3)FIG. 44 is a schematic view of the mobile device. (Example 2-3) 図45は移動装置の略図である。(実施例2−3−1)FIG. 45 is a schematic view of the mobile device. (Example 2-3-1) 図46はパラメータの説明図である。(実施例2−3−1)FIG. 46 is an explanatory diagram of parameters. (Example 2-3-1) 図47は移動装置の略図である。(実施例2−3−2)FIG. 47 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 2-3-2) 図48は移動装置の略図である。(実施例2−3−3)FIG. 48 is a schematic view of the mobile device. (Example 2-3-3) 図49は移動装置の略図である。(実施例2−3−4)FIG. 49 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 2-3-4) 図50は移動装置の略図である。(実施例2−4)FIG. 50 is a schematic view of the mobile device. (Example 2-4) 図51は移動装置の略図である。(実施例2−4)FIG. 51 is a schematic view of the mobile device. (Example 2-4) 図52は移動装置の略図である。(実施例3−1−1)FIG. 52 is a schematic view of the mobile device. (Example 3-1-1) 図53は移動装置の略図である。(実施例3−1−1)FIG. 53 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 3-1-1) 図54は移動装置の略図である。(実施例3−1−1)FIG. 54 is a schematic view of the mobile device. (Example 3-1-1) 図55は移動装置の略図である。(実施例3−1−2)FIG. 55 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 3-1-2) 図56は移動装置の略図である。(実施例3−1−3)FIG. 56 is a schematic view of the mobile device. (Example 3-1-3) 図57は移動装置の略図である。(実施例3−1−4)FIG. 57 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 3-1-4) 図58は移動装置の略図である。(実施例3−2−1)FIG. 58 is a schematic view of the mobile device. (Example 3-2-1) 図59は移動装置の略図である。(実施例3−2−2)FIG. 59 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 3-2-2) 図60は移動装置の略図である。(実施例3−2−3)FIG. 60 is a schematic diagram of the mobile device. (Example 3-2-3) 図61は移動装置の略図である。(実施例4−1)FIG. 61 is a schematic view of the mobile device. (Example 4-1) 図62は第2の駆動部の部分断面斜視図である。(実施例4−1)FIG. 62 is a partial cross-sectional perspective view of the second drive unit. (Example 4-1) 図63は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例4−1)FIG. 63 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 4-1) 図64は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例4−1)FIG. 64 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 4-1) 図65は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例4−1)FIG. 65 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 4-1) 図66は移動装置の動きを示す平面図である。(実施例4−1)FIG. 66 is a plan view showing the movement of the moving device. (Example 4-1) 図67は移動装置の略図である。(実施例4−1の変形例1)FIG. 67 is a schematic view of the mobile device. (Modification 1 of Example 4-1) 図68は移動装置の略図である。(実施例4−1の変形例2)FIG. 68 is a schematic diagram of the mobile device. (Modification 2 of Example 4-1) 図69は移動装置の動きの説明図である。(実施例5)FIG. 69 is an explanatory diagram of the movement of the moving device. (Example 5) 図70は移動装置の動きの説明図である。(実施例5)FIG. 70 is an explanatory diagram of the movement of the moving device. (Example 5) 図71は全方向車輪の写真である。(従来例1)FIG. 71 is a photograph of omnidirectional wheels. (Conventional example 1) 図72は全方向車輪の説明図である。(従来例2)FIG. 72 is an explanatory view of the omnidirectional wheel. (Conventional example 2)

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施例1> まず、3つの案内部同士の相対位置が固定されている実施例1の移動装置について説明する。 <Example 1> First, the moving device of the first embodiment in which the relative positions of the three guide portions are fixed will be described.

<実施例1−1> 実施例1−1の移動装置10について、図1〜図19を参照しながら説明する。 <Example 1-1> The mobile device 10 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 19.

図1は、移動装置10の略図である。図1に示すように、移動装置10は、3つの案内部16a〜16cが、案内部16a〜16c同士の相対位置が固定されるように、基礎部18によって、Y字状に繋ぎ合わされている。基礎部18は、第1の接続部18である。 FIG. 1 is a schematic view of the moving device 10. As shown in FIG. 1, in the moving device 10, the three guide portions 16a to 16c are connected in a Y shape by the base portion 18 so that the relative positions of the guide portions 16a to 16c are fixed. .. The base portion 18 is a first connecting portion 18.

案内部16a〜16cは、それぞれ、車輪支持部14a〜14cを移動自在に案内する。車輪支持部14a〜14cは、それぞれ、車輪12a〜12cを回転自在に支持している。移動装置10は、すべての車輪12a〜12cが同時に接地面2に接するように構成されている。 The guide portions 16a to 16c guide the wheel support portions 14a to 14c so as to be movable. The wheel support portions 14a to 14c rotatably support the wheels 12a to 12c, respectively. The moving device 10 is configured such that all the wheels 12a to 12c are in contact with the ground plane 2 at the same time.

車輪12a〜12cは、それぞれ、回転中心線を中心に回転自在に、かつ、回転中心線の方向には移動不自在に、車輪支持部14a〜14cに支持されている。 The wheels 12a to 12c are supported by the wheel support portions 14a to 14c, respectively, rotatably around the rotation center line and non-movably in the direction of the rotation center line.

車輪12a〜12cは、普通の車輪である。すなわち、車輪12a〜12cは、回転中心線に対して周方向に移動自在、かつ、回転中心線に平行な方向に移動不自在である外周面12s(後述する図2及び図3(a)を参照。)を有する。車輪12a〜12cは、回転中心線を中心に回転しながら、接地面2上を回転中心線に垂直な方向に移動することができ、接地面2との間の摩擦によって回転中心線に垂直な方向以外の方向への移動が制限されるものの、その場でスピン可能であり、車輪12a〜12cの向きは変わり得る。例えば、案内部16a〜16cを介して車輪支持部14a〜14cに回転モーメントが与えられると、車輪12a〜12cは、向きが変わり得る。詳しくは後述するが、移動装置10は、車輪12a〜12c又は車輪支持部14a〜14cが駆動されると、外周面12sが接地面に接している車輪12a〜12cが、車輪12a〜12cの向きを変えながら接地面上を移動できるように構成する。 The wheels 12a to 12c are ordinary wheels. That is, the wheels 12a to 12c have an outer peripheral surface 12s (FIGS. 2 and 3 (a) described later) that is movable in the circumferential direction with respect to the rotation center line and is immovable in the direction parallel to the rotation center line. See.). The wheels 12a to 12c can move on the ground contact surface 2 in a direction perpendicular to the rotation center line while rotating around the rotation center line, and are perpendicular to the rotation center line due to friction with the ground contact surface 2. Although movement in directions other than the direction is restricted, it is possible to spin on the spot, and the directions of the wheels 12a to 12c can be changed. For example, when a rotational moment is applied to the wheel support portions 14a to 14c via the guide portions 16a to 16c, the directions of the wheels 12a to 12c can be changed. As will be described in detail later, in the moving device 10, when the wheels 12a to 12c or the wheel support portions 14a to 14c are driven, the wheels 12a to 12c whose outer peripheral surface 12s is in contact with the ground contact surface are oriented toward the wheels 12a to 12c. It is configured so that it can move on the ground plane while changing.

案内部16a〜16cは、それぞれ、車輪支持部14a〜14cを所定経路に沿って移動自在に案内し、所定経路に対する車輪支持部14a〜14cの向きが一定に保たれるように構成されている。すなわち、車輪12a〜12cが接地面2に接している移動装置10を、案内部16a〜16cに固定された座標系から接地面2に垂直な方向から見ると、車輪支持部14a〜14cが案内部16a〜16cに沿って移動しても、車輪支持部14a〜14cに支持されている車輪12a〜12cの中心の軌跡と、車輪12a〜12cの回転中心線とがなす角の大きさが一定である。 The guide portions 16a to 16c are configured to movably guide the wheel support portions 14a to 14c along a predetermined route, so that the orientation of the wheel support portions 14a to 14c with respect to the predetermined route is kept constant. .. That is, when the moving device 10 in which the wheels 12a to 12c are in contact with the ground contact surface 2 is viewed from the coordinate system fixed to the guide portions 16a to 16c from the direction perpendicular to the ground contact surface 2, the wheel support portions 14a to 14c guide. Even if the wheels move along the portions 16a to 16c, the size of the angle formed by the locus of the center of the wheels 12a to 12c supported by the wheel support portions 14a to 14c and the rotation center line of the wheels 12a to 12c is constant. Is.

例えば、案内部16a〜16cが直線状であり、車輪支持部14a〜14cが案内される所定経路が直線状である場合、車輪12a〜12cの中心の軌跡は直線となり、軌跡の直線と車輪12a〜12cの回転中心線とのなす角の大きさが一定である。案内部16a〜16cが曲線状であり、車輪支持部14a〜14cが案内される所定経路が曲線状である場合、車輪12a〜12cの中心の軌跡は曲線となり、この軌跡の曲線の接線であって車輪12a〜12cの中心を通る接線と車輪12a〜12cの回転中心線とのなす角の大きさが一定である。 For example, when the guide portions 16a to 16c are linear and the predetermined path to which the wheel support portions 14a to 14c are guided is linear, the locus at the center of the wheels 12a to 12c is straight, and the straight locus and the wheel 12a The size of the angle formed by the rotation center line of ~ 12c is constant. When the guide portions 16a to 16c are curved and the predetermined path to which the wheel support portions 14a to 14c are guided is curved, the locus at the center of the wheels 12a to 12c is curved and is a tangent to the curve of this locus. The size of the angle formed by the tangent line passing through the center of the wheels 12a to 12c and the rotation center line of the wheels 12a to 12c is constant.

次に、移動装置10の具体的な構成例を説明する。図2は、移動装置10の試作機の写真である。図2に示すように、案内部16は直線状のレール16であり、車輪12を支持している車輪支持部14は、レール16に沿って移動するスライダ14である。レール16の一方の端部は、基礎部18に固定されている。 Next, a specific configuration example of the mobile device 10 will be described. FIG. 2 is a photograph of a prototype of the mobile device 10. As shown in FIG. 2, the guide portion 16 is a linear rail 16, and the wheel support portion 14 that supports the wheel 12 is a slider 14 that moves along the rail 16. One end of the rail 16 is fixed to the foundation 18.

図3(a)は、車輪12を回転駆動する第1の駆動部81の構成例を示す略図である。図3(a)に示すように、第1の駆動部81は、スライダ14に搭載されたモータ13によって、車輪12を回転駆動する。モータ13は、車輪12の内部に配置してもよい。案内部16に固定された座標系から接地面2に垂直に見ると、車輪12が移動する方向(矢印12mで示す方向)は、スライダ14がレール16に沿って移動する方向(矢印14xで示す方向)に対して垂直である。 FIG. 3A is a schematic view showing a configuration example of a first driving unit 81 that rotationally drives the wheel 12. As shown in FIG. 3A, the first drive unit 81 rotationally drives the wheels 12 by the motor 13 mounted on the slider 14. The motor 13 may be arranged inside the wheel 12. When viewed perpendicularly to the ground plane 2 from the coordinate system fixed to the guide portion 16, the direction in which the wheel 12 moves (direction indicated by the arrow 12 m) is the direction in which the slider 14 moves along the rail 16 (arrow 14x). Direction).

図3(b)は、変形例の車輪支持部14pの構成を示す要部平面図である。図3(b)に示すように、車輪12が接地面2に接する位置がレール16の直下から離れるように車輪支持部14pを構成してもよい。 FIG. 3B is a plan view of a main part showing the configuration of the wheel support portion 14p of the modified example. As shown in FIG. 3B, the wheel support portion 14p may be configured so that the position where the wheel 12 contacts the ground contact surface 2 is separated from directly below the rail 16.

次に、移動装置10の動きについて説明する。図4は、移動装置10の動きを示す平面図である。図4に示すように、3つの直線状の案内部16a〜16cが基礎部18を中心に120°間隔で配置されている。車輪支持部14a〜14cは、それぞれ、案内部16a〜16cに沿って矢印15a〜15cで示す方向に、案内部16a〜16cに沿って真っ直ぐ移動する。車輪12a〜12cは、それぞれ、矢印13a〜13cで示す方向に接地面2上を移動する。車輪12a〜12cの移動方向13a〜13cは、案内部16a〜16cに対して垂直であり、車輪12a〜12cの移動方向13a〜13cと、車輪支持部14a〜14cの直進移動方向15a〜15cとは互いに直交する。 Next, the movement of the moving device 10 will be described. FIG. 4 is a plan view showing the movement of the moving device 10. As shown in FIG. 4, three linear guide portions 16a to 16c are arranged at intervals of 120 ° around the base portion 18. The wheel support portions 14a to 14c move straight along the guide portions 16a to 16c in the directions indicated by the arrows 15a to 15c, respectively. The wheels 12a to 12c move on the ground plane 2 in the directions indicated by the arrows 13a to 13c, respectively. The moving directions 13a to 13c of the wheels 12a to 12c are perpendicular to the guide portions 16a to 16c, and the moving directions 13a to 13c of the wheels 12a to 12c and the linear moving directions 15a to 15c of the wheel support portions 14a to 14c. Are orthogonal to each other.

このように移動装置10を対称に構成すると、移動装置10は対称的な動きをする。もっとも非対称に構成することも可能であり、例えば、車輪12a〜12cの移動方向13a〜13cが案内部16a〜16cに対して斜めになるように構成することも可能である。 When the moving device 10 is configured symmetrically in this way, the moving device 10 moves symmetrically. The most asymmetrical configuration is also possible. For example, the moving directions 13a to 13c of the wheels 12a to 12c can be configured to be oblique with respect to the guide portions 16a to 16c.

案内部16a〜16cは、案内部16a〜16c同士の相対位置が不変であるように、基礎部18によって繋ぎ合わされているので、案内部16a〜16c及び基礎部18は一体となって移動する。車輪支持部14a〜14cは、案内部16a〜16cに沿って移動自在である。そのため、車輪12a〜12cの接地面2上の位置が定まり、車輪支持部14a〜14cの位置が決まると、案内部16a〜16c及び基礎部18の位置及び向きが決まり、移動装置10全体の位置及び向きが決まる。例えば、すべての車輪12a〜12cが回転を停止すると、移動装置10全体は停止し、動かなくなる。このことは、3つの車輪12a〜12cの運動によって、基礎部18の運動が定まることを意味する。 Since the guide portions 16a to 16c are connected by the foundation portion 18 so that the relative positions of the guide portions 16a to 16c do not change, the guide portions 16a to 16c and the foundation portion 18 move together. The wheel support portions 14a to 14c are movable along the guide portions 16a to 16c. Therefore, when the positions of the wheels 12a to 12c on the contact patch 2 are determined and the positions of the wheel support portions 14a to 14c are determined, the positions and orientations of the guide portions 16a to 16c and the foundation portion 18 are determined, and the position of the entire moving device 10 is determined. And the direction is decided. For example, when all the wheels 12a to 12c stop rotating, the entire moving device 10 stops and becomes immobile. This means that the movement of the base portion 18 is determined by the movement of the three wheels 12a to 12c.

以下、移動装置10の動きについて、図5〜図14を参照しながら説明する。図5〜図11及び図14は、車輪12a〜12cが接地面2に接している移動装置10を、接地面2に垂直に見た平面図である。 Hereinafter, the movement of the moving device 10 will be described with reference to FIGS. 5 to 14. 5 to 11 and 14 are plan views of the moving device 10 in which the wheels 12a to 12c are in contact with the contact patch 2 as viewed perpendicular to the contact patch 2.

図5及び図6は、移動装置10の基本的な動きを示す平面図である。 5 and 6 are plan views showing the basic movements of the moving device 10.

図5(a)に示すように、車輪12a〜12cが矢印13p〜13rで示す方向に移動すると、基礎部18は矢印19aで示す方向(図において上方向)に移動する。図5(b)に示すように、車輪12cが停止している状態で、車輪12a,12bが矢印13s,13tで示す方向に移動すると、基礎部18は矢印19bで示す方向(図において右方向)に移動する。図5(c)に示すように、車輪12a〜12cが矢印13u〜13wで示す方向に移動すると、基礎部18は矢印19cで示す方向(図において、上下方向でも左右方向でもない斜め方向)に移動する。つまり、図5(a)〜図5(c)に示すように、移動装置10は、任意の方向に並進移動できる。 As shown in FIG. 5A, when the wheels 12a to 12c move in the directions indicated by arrows 13p to 13r, the base portion 18 moves in the direction indicated by arrows 19a (upward in the figure). As shown in FIG. 5B, when the wheels 12a and 12b move in the directions indicated by the arrows 13s and 13t while the wheels 12c are stopped, the base portion 18 moves in the direction indicated by the arrows 19b (to the right in the drawing). ). As shown in FIG. 5C, when the wheels 12a to 12c move in the directions indicated by the arrows 13u to 13w, the base portion 18 moves in the direction indicated by the arrow 19c (in the figure, the diagonal direction that is neither the vertical direction nor the horizontal direction). Moving. That is, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c), the moving device 10 can translate in any direction.

図5(d)に示すように、車輪12a〜12cが矢印13i〜13kで示す方向に移動すると、基礎部18は、その場で矢印19dで示す方向に回転する。つまり、移動装置10は、回転運動もすることができる。 As shown in FIG. 5D, when the wheels 12a to 12c move in the directions indicated by arrows 13i to 13k, the base portion 18 rotates in the direction indicated by arrows 19d on the spot. That is, the moving device 10 can also rotate.

図5(b)の動きについて詳しく説明すると、図6に示すように、基礎部18が回転せずに、案内部16cと平行な方向に直進移動するとき、車輪支持部14a,14bは案内部16a,16bを矢印23s,23tで示す方向に押し、車輪支持部14a〜14cは、案内部16a〜16cに対して矢印85a〜85cで示す方向に受動的に、すなわち、結果として移動する。 Explaining the movement of FIG. 5B in detail, as shown in FIG. 6, when the base portion 18 moves straight in the direction parallel to the guide portion 16c without rotating, the wheel support portions 14a and 14b are the guide portions. The wheels 16a, 16b are pushed in the directions indicated by the arrows 23s, 23t, and the wheel supports 14a-14c move passively, i.e., as a result, in the directions indicated by the arrows 85a-85c with respect to the guides 16a-16c.

車輪支持部14a〜14cが案内部16a〜16cに沿って移動を続けると、基礎部18は移動を続ける。やがて、車輪支持部14a〜14cのうち少なくとも1つが案内部16a〜16cの端に到達すると、基礎部18は、それまでと同じ移動を続けることができなくなる。 When the wheel support portions 14a to 14c continue to move along the guide portions 16a to 16c, the foundation portion 18 continues to move. Eventually, when at least one of the wheel support portions 14a to 14c reaches the end of the guide portions 16a to 16c, the foundation portion 18 cannot continue the same movement as before.

このように基礎部18が並進移動のみをする場合、すなわち、基礎部18が回転運動をしない場合、基礎部18は、どの方向にもある程度は並進移動できるものの、移動範囲は限られる。図7は移動装置の移動範囲を示す平面図である。図7に示すように、案内部16a〜16cの中間に車輪支持部14a〜14cが位置している場合、基礎部18が並進移動可動である範囲は、六角形の領域29内に限られる。 When the foundation portion 18 makes only translational movements, that is, when the foundation portion 18 does not rotate, the foundation portion 18 can move translationally to some extent in any direction, but the range of movement is limited. FIG. 7 is a plan view showing a moving range of the moving device. As shown in FIG. 7, when the wheel support portions 14a to 14c are located between the guide portions 16a to 16c, the range in which the base portion 18 can be translated and moved is limited to the hexagonal region 29.

図8は移動装置の回転運動を示す平面図である。図8において矢印19rで示すように、基礎部18が並進移動をせず、その場で回転運動をするとき、車輪支持部14a〜14cは案内部16a〜16cに沿って移動することはない。 FIG. 8 is a plan view showing the rotational movement of the moving device. As shown by arrows 19r in FIG. 8, when the base portion 18 does not move in translation and makes a rotational movement on the spot, the wheel support portions 14a to 14c do not move along the guide portions 16a to 16c.

図6に示した基礎部18の並進移動と、図8に示した基礎部18の回転運動とを組み合わせると、図9に示すように、基礎部18が矢印19rで示す方向に回転しながら、矢印19xで示す方向に移動する。 When the translational movement of the foundation portion 18 shown in FIG. 6 and the rotational movement of the foundation portion 18 shown in FIG. 8 are combined, as shown in FIG. 9, the foundation portion 18 rotates in the direction indicated by the arrow 19r while rotating. It moves in the direction indicated by the arrow 19x.

このように基礎部18の並進移動と回転運動とを組み合わせると、例えば図10に示すように、移動装置10は、符号P1で示す位置及び向きから、符号P2、符号P3で示す位置及び向きに変化する。移動装置10が符号P1で示す位置及び向きのときの車輪支持部14a〜14c及び基礎部18を、符号21a〜21c及び21xで示す。同様に、移動装置10が符号P2で示す位置及び向きのときの車輪支持部14a〜14c及び基礎部18を、符号22a〜22c及び22xで示す。移動装置10が符号P3で示す位置及び向きのときの車輪支持部14a〜14c及び基礎部18を、符号23a〜23c及び23xで示す。 Combining the translational movement and the rotational movement of the base portion 18 in this way, for example, as shown in FIG. 10, the moving device 10 changes from the position and orientation indicated by reference numeral P1 to the position and orientation indicated by reference numerals P2 and P3. Change. The wheel support portions 14a to 14c and the base portion 18 when the moving device 10 is in the position and orientation indicated by reference numeral P1 are indicated by reference numerals 21a to 21c and 21x. Similarly, the wheel support portions 14a to 14c and the base portion 18 when the moving device 10 is in the position and orientation indicated by reference numeral P2 are indicated by reference numerals 22a to 22c and 22x. The wheel support portions 14a to 14c and the base portion 18 when the moving device 10 is in the position and orientation indicated by reference numeral P3 are indicated by reference numerals 23a to 23c and 23x.

移動装置10の進行方向前方にある車輪支持部14cに注目すると、車輪支持部14cは、符号21c,22c,23cで示す位置に移動し、基礎部18は、符号21x,22x,23xで示す位置に移動する。このとき、車輪支持部14c(21c〜23c)と基礎部18(21x〜23x)との間の距離は、基礎部18が移動するにつれて減少する。 Focusing on the wheel support portion 14c in front of the moving device 10 in the traveling direction, the wheel support portion 14c moves to the position indicated by the reference numerals 21c, 22c, 23c, and the base portion 18 moves to the position indicated by the reference numerals 21x, 22x, 23x. Move to. At this time, the distance between the wheel support portions 14c (21c to 23c) and the foundation portion 18 (21x to 23x) decreases as the foundation portion 18 moves.

さらに、基礎部18が並進移動及び回転運動を続けると、図11の部分拡大図に示すように、移動装置10は符号P4で示す位置及び向きとなり、車輪支持部14c及び基礎部18は、符号24c及び24xで示す位置に移動する。このとき、車輪支持部14cは、基礎部18の進行方向に垂直な方向に基礎部18と並ぶ。 Further, when the foundation portion 18 continues the translational movement and the rotational movement, as shown in the partially enlarged view of FIG. 11, the moving device 10 is in the position and orientation indicated by the reference numeral P4, and the wheel support portion 14c and the foundation portion 18 are designated by the reference numerals. Move to the position indicated by 24c and 24x. At this time, the wheel support portion 14c is aligned with the foundation portion 18 in the direction perpendicular to the traveling direction of the foundation portion 18.

その後、移動装置10は符号P5、P6で示す位置及び向きとなり、車輪支持部14c及び基礎部18は、符号25c及び25x、符号26c及び26xで示す位置に移動し、車輪支持部14cは、基礎部18よりも基礎部18の進行方向後方に位置する。このとき、車輪支持部14c(25c,26c)と基礎部18(25x,26x)との間の距離は、基礎部18が移動するにつれて増加する。 After that, the moving device 10 is in the position and orientation indicated by the reference numerals P5 and P6, the wheel support portion 14c and the base portion 18 are moved to the positions indicated by the reference numerals 25c and 25x, and the reference numerals 26c and 26x, and the wheel support portion 14c is the foundation. It is located behind the portion 18 in the traveling direction of the foundation portion 18. At this time, the distance between the wheel support portions 14c (25c, 26c) and the foundation portion 18 (25x, 26x) increases as the foundation portion 18 moves.

さらに基礎部18が並進移動及び回転運動を続けると、車輪支持部14cは、再び、基礎部18よりも基礎部18の進行方向前方に来ることになる。このとき、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離は、基礎部18が移動するにつれて減少する。 Further, when the foundation portion 18 continues the translational movement and the rotational movement, the wheel support portion 14c comes to the front of the foundation portion 18 in the traveling direction of the foundation portion 18 again. At this time, the distance between the wheel support portion 14c and the foundation portion 18 decreases as the foundation portion 18 moves.

このように、基礎部18の並進移動と回転運動とを組み合わせると、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離は増減を繰り返す周期的な変化をする。つまり、車輪支持部14cは、案内部16cに対する車輪支持部14cの移動を所定範囲内に収めながら運動することができる。他の車輪支持部14b,14cについても、同様である。 In this way, when the translational movement of the base portion 18 and the rotational movement are combined, the distance between the wheel support portion 14c and the base portion 18 undergoes a periodic change that repeats increasing and decreasing. That is, the wheel support portion 14c can move while keeping the movement of the wheel support portion 14c with respect to the guide portion 16c within a predetermined range. The same applies to the other wheel support portions 14b and 14c.

車輪12a〜12cを適宜に回転駆動すると、車輪支持部14a〜14cは、位相がずれた同じ動きをする。例えば、車輪支持部14a〜14cと基礎部18との間の距離が単振動のように周期的に変化するように、車輪12a〜12cを回転駆動することができる。 When the wheels 12a to 12c are appropriately rotationally driven, the wheel support portions 14a to 14c move in the same phase out of phase. For example, the wheels 12a to 12c can be rotationally driven so that the distance between the wheel support portions 14a to 14c and the base portion 18 changes periodically like a simple vibration.

図12〜図14は、並進移動と回転運動とを組み合わせた移動装置10の動きの一例の説明図である。 12 to 14 are explanatory views of an example of the movement of the moving device 10 that combines the translational movement and the rotational movement.

図12において、鎖線4は、接地面2上の仮想基準線4である。基礎部18は、基礎部18を中心に回転しながら、仮想基準線4に垂直な方向(図12において右方向)に移動する。図12は、基礎部18が90°回転するごとに、順次、仮想基準線4と平行かつ下方に位置をずらして移動装置10を図示している。 In FIG. 12, the chain line 4 is a virtual reference line 4 on the ground plane 2. The foundation portion 18 moves in a direction perpendicular to the virtual reference line 4 (to the right in FIG. 12) while rotating around the foundation portion 18. FIG. 12 illustrates the moving device 10 by sequentially shifting the position parallel to the virtual reference line 4 and downward each time the base portion 18 is rotated by 90 °.

図13は、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離lの変化を示すグラフである。図13のグラフの縦軸は、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離lを示す。図13のグラフの横軸は、図12に示した基礎部18の反時計まわりの回転角度であり、図12(1)に示す状態を0°としている。 FIG. 13 is a graph showing the change in the distance l between the wheel support portion 14c and the base portion 18. The vertical axis of the graph of FIG. 13 indicates the distance l between the wheel support portion 14c and the foundation portion 18. The horizontal axis of the graph of FIG. 13 is the counterclockwise rotation angle of the base portion 18 shown in FIG. 12, and the state shown in FIG. 12 (1) is 0 °.

図12(2)及び図13に示すように、基礎部18が90°回転すると、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離lは最小値になる。図12(3)及び図13に示すように、基礎部18が180°回転すると、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離lは、基礎部18が0°のときと同じ値になる。図12(4)及び図13に示すように、基礎部18が270°回転すると、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離lは最大値になる。図12(5)及び図13に示すように、基礎部18が360°回転すると、車輪支持部14cと基礎部18との間の距離lは、基礎部18が0°のときと同じ値になる。 As shown in FIGS. 12 (2) and 13, when the base portion 18 rotates by 90 °, the distance l between the wheel support portion 14c and the base portion 18 becomes the minimum value. As shown in FIGS. 12 (3) and 13, when the foundation portion 18 rotates 180 °, the distance l between the wheel support portion 14c and the foundation portion 18 becomes the same value as when the foundation portion 18 is 0 °. Become. As shown in FIGS. 12 (4) and 13, when the base portion 18 rotates by 270 °, the distance l between the wheel support portion 14c and the base portion 18 becomes the maximum value. As shown in FIGS. 12 (5) and 13, when the foundation portion 18 rotates 360 °, the distance l between the wheel support portion 14c and the foundation portion 18 becomes the same value as when the foundation portion 18 is 0 °. Become.

図14は移動装置の動きを示す平面図であり、案内部16a〜16cに垂直な方向の、車輪12a〜12c及び車輪支持部14a〜14cの移動速度Va〜Vcを矢印で示している。矢印の長さは、移動速度Va〜Vcの大きさに比例する。図14に示すように、案内部16a〜16cが基礎部18よりも基礎部18の進行方向前方に位置するとき、案内部16a〜16cが回転するにしたがって、車輪12a〜12c及び車輪支持部14a〜14cの移動速度Va〜Vcが減少する。一方、案内部16a〜16cが基礎部18よりも基礎部18の進行方向後方に位置するとき、案内部16a〜16cが回転するにしたがって、車輪12a〜12c及び車輪支持部14a〜14cの移動速度Va〜Vcが増加する。 FIG. 14 is a plan view showing the movement of the moving device, and the moving speeds Va to Vc of the wheels 12a to 12c and the wheel support portions 14a to 14c in the direction perpendicular to the guide portions 16a to 16c are indicated by arrows. The length of the arrow is proportional to the magnitude of the moving speeds Va to Vc. As shown in FIG. 14, when the guide portions 16a to 16c are located in front of the foundation portion 18 in the traveling direction of the foundation portion 18, the wheels 12a to 12c and the wheel support portions 14a as the guide portions 16a to 16c rotate. The moving speeds Va to Vc of ~ 14c decrease. On the other hand, when the guide portions 16a to 16c are located behind the foundation portion 18 in the traveling direction of the foundation portion 18, the moving speeds of the wheels 12a to 12c and the wheel support portions 14a to 14c as the guide portions 16a to 16c rotate. Va to Vc increase.

すなわち、基礎部18よりも基礎部18の進行方向前方に案内部16a〜16cが位置するとき、案内部16a〜16cの先端側(すなわち、基礎部18とは反対側)は、案内部16a〜16cの基端側(すなわち、基礎部18側)よりも、移動装置の移動方向の前側に位置する。この案内部16a〜16cで案内される車輪支持部14a〜14cに支持されている車輪12a〜12cの移動速度は、移動装置の移動に伴って次第に小さくなる。一方、基礎部18よりも基礎部18の進行方向後方に案内部16a〜16cが位置するとき、案内部16a〜16cの先端側は、案内部16a〜16cの基端側よりも、移動装置の移動方向の後側に位置する。この案内部16a〜16cで案内される車輪支持部14a〜14cに支持されている車輪12a〜12cの移動速度は、移動装置の移動に伴って次第に大きくなる。 That is, when the guide portions 16a to 16c are located in front of the foundation portion 18 in the traveling direction of the foundation portion 18, the tip side of the guide portions 16a to 16c (that is, the side opposite to the foundation portion 18) is the guide portion 16a to. It is located on the front side in the moving direction of the moving device from the base end side (that is, the base portion 18 side) of 16c. The moving speed of the wheels 12a to 12c supported by the wheel supporting portions 14a to 14c guided by the guide portions 16a to 16c gradually decreases as the moving device moves. On the other hand, when the guide portions 16a to 16c are located behind the foundation portion 18 in the traveling direction of the foundation portion 18, the tip end side of the guide portions 16a to 16c is more of the moving device than the base end side of the guide portions 16a to 16c. It is located behind the direction of movement. The moving speed of the wheels 12a to 12c supported by the wheel supporting portions 14a to 14c guided by the guide portions 16a to 16c gradually increases as the moving device moves.

つまり、案内部が直線状である場合、案内部の先端側が案内部の基端側よりも移動装置の移動方向の前側に位置しているとき、この案内部で案内される車輪支持部が支持している車輪の移動速度が、移動装置の移動に伴って次第に小さくなり、案内部の先端側が案内部の基端側よりも移動装置の移動方向の後側に位置しているとき、この案内部で案内される車輪支持部が支持している車輪の移動速度が、移動装置の移動に伴って次第に大きくなるように、制御することができる。 That is, when the guide portion is linear, when the tip end side of the guide portion is located on the front side in the moving direction of the moving device from the base end side of the guide portion, the wheel support portion guided by this guide portion is supported. When the moving speed of the moving wheel gradually decreases with the movement of the moving device, and the tip side of the guide portion is located behind the base end side of the guide portion in the moving direction of the moving device, this guidance The moving speed of the wheels supported by the wheel supporting portion guided by the unit can be controlled so as to gradually increase with the movement of the moving device.

次に、移動装置10の動きについて、運動学方程式を用いて説明する。 Next, the movement of the moving device 10 will be described using a kinematic equation.

図15〜図18はパラメータの説明図である。図15に示すように、接地面に固定されたx−y座標系を定義し、基礎部18の座標を(x,y)、基礎部18の基準方向Xの角度をθ、基礎部18の基準方向Xに対する案内部16の角度をα、案内部16に案内される車輪支持部14と基礎部18との間の距離をlとする。例えば、3つの案内部16a〜16cが120°間隔でY字状に配置されている場合、α=0°,120°,240°である。 15 to 18 are explanatory diagrams of parameters. As shown in FIG. 15, to define the x-y coordinate system fixed to the ground plane, the coordinates of the base portion 18 (x, y), the angular reference direction X R of the base portion 18 theta, foundation 18 Let α be the angle of the guide portion 16 with respect to the reference direction X R, and let l be the distance between the wheel support portion 14 guided by the guide portion 16 and the base portion 18. For example, when the three guide portions 16a to 16c are arranged in a Y shape at intervals of 120 °, α = 0 °, 120 °, 240 °.

また、図16に示すように、基礎部18の反時計まわりの角速度をω、基礎部18の移動速度のx,y方向成分をv,vとする。車輪支持部14に支持されている車輪12の半径をr、車輪12の回転角を
とする。
Further, as shown in FIG. 16, the counterclockwise angular velocity of the base portion 18 is ω, and the x and y direction components of the moving speed of the base portion 18 are v x and v y . The radius of the wheel 12 supported by the wheel support portion 14 is r, and the rotation angle of the wheel 12 is
And.

車輪12が、案内部16に対する角度を一定(ここでは、直角)に保ったまま、接地面上を回転しながら移動すると、車輪12や案内部16の角度が変わり得る。このとき、次の運動学方程式が成り立つ。
When the wheel 12 moves while rotating on the ground contact surface while keeping the angle with respect to the guide portion 16 constant (here, a right angle), the angles of the wheel 12 and the guide portion 16 may change. At this time, the following kinematic equation holds.

基礎部18に所望の運動をさせるため、変数x,y,θの微分である本体の速度を決めると、式(1)及び(2)の運動学方程式に含まれる変数lとその微分の値が決まり、車輪支持部14が案内部16に沿って所定範囲内を往復する。r,αは定数である。したがって、式(1)及び(2)の運動学方程式から、
の値を導き出すことができる。
When the velocity of the main body, which is the derivative of the variables x, y, and θ, is determined in order to make the base portion 18 perform the desired motion, the variable l included in the kinematic equations of the equations (1) and (2) and the value of the derivative thereof are determined. Is determined, and the wheel support portion 14 reciprocates within a predetermined range along the guide portion 16. r and α are constants. Therefore, from the kinematic equations of equations (1) and (2),
The value of can be derived.

つまり、基礎部18、案内部16及び車輪支持部14が所望の運動をするには、車輪12がどのように回転すればよいかを導き出すことができる。 That is, it is possible to derive how the wheel 12 should rotate in order for the foundation portion 18, the guide portion 16, and the wheel support portion 14 to perform desired movements.

(1−1)基礎部が一定速度・一定角速度で運動する場合
基礎部18が一定角速度で回転しながら、一定方向に一定速度で移動する場合、初期時刻t=tにおける基礎部18の基準方向Xの角度θの初期値をθ、案内部16と基礎部18との間の距離lの初期値をlとすると、式(1)及び(2)の運動学方程式から、次の式(3)〜(5)を導き出すことができる。
ここで、
であり、v,x,ωは一定値である。
(1-1) while the base portion 18 when the base portion is moving at a constant speed and a constant angular velocity is rotated at a constant angular velocity, when moving at a constant speed in a predetermined direction, the reference of the base portion 18 at the initial time t = t 1 Assuming that the initial value of the angle θ of the direction X R is θ 1 and the initial value of the distance l between the guide portion 16 and the foundation portion 18 is l 1 , the following is obtained from the kinematic equations of equations (1) and (2). Equations (3) to (5) can be derived.
here,
And v x , xy , ω are constant values.

車輪12の角速度
が式(3)を満たすように車輪12が回転すると、式(4)のように車輪支持部14は案内部16に沿って所定範囲内を単振動のように往復移動し、基礎部18は、一定方向に一定速度v、vで移動し、かつ、一定角速度ωで回転する。式(4)及び(5)から分かるように、lの振幅は、基礎部18の速度と角速度の比となる。
Angular velocity of wheel 12
When the wheel 12 rotates so as to satisfy the equation (3), the wheel support portion 14 reciprocates along the guide portion 16 in a predetermined range like a simple vibration as in the equation (4), and the foundation portion 18 moves. , moving at a constant velocity v x, v y in a certain direction, and rotates at a constant angular velocity omega. As can be seen from the equations (4) and (5), the amplitude of l is the ratio of the velocity of the base portion 18 to the angular velocity.

(1−2)基礎部が等加速度運動をした後、定速運動を行う場合
基礎部18が一定速度・一定角速度で運動する状態に至るまでの運動として、移動装置10全体が静止している状態から、基礎部18が一定加速度・一定角加速度で加速する場合を考える。この場合、式(1)及び(2)の運動学方程式から、車輪12の回転角速度は次の式(6)のようになり、車輪支持部14の位置は次の式(7)及び(8)のようになる。
(1-2) When a constant speed motion is performed after the foundation portion has a constant acceleration motion The entire moving device 10 is stationary as a motion until the foundation portion 18 moves at a constant speed and a constant angular velocity. Consider a case where the foundation portion 18 accelerates at a constant acceleration and a constant angular acceleration from the state. In this case, from the kinematic equations of the equations (1) and (2), the rotational angular velocity of the wheel 12 is as shown in the following equation (6), and the position of the wheel support portion 14 is as follows in the following equations (7) and (8). )become that way.

ただし、図17に示すように、aは基礎部18の加速度のx方向成分、aは基礎部18の加速度のy方向成分、aθは基礎部18の反時計まわりの角加速度である。θは、初期時刻t=0における基礎部18の基準方向Xの角度である。 However, as shown in FIG. 17, a x is the x-direction component of the acceleration of the base portion 18, a y is the y-direction component of the acceleration of the base portion 18, and a θ is the counterclockwise angular acceleration of the base portion 18. .. θ 0 is the angle of the reference direction X R of the base portion 18 at the initial time t = 0.

式(7)から、案内部16に対する車輪支持部14の運動は、単振動ではなく、三角関数の引数に時刻tの2次式が入った式で表される振動をすることが分かる。 From the equation (7), it can be seen that the movement of the wheel support portion 14 with respect to the guide portion 16 is not a simple vibration but a vibration represented by an equation in which the quadratic equation of the time t is included in the argument of the trigonometric function.

式(7)及び(8)から分かるように、lの振幅は、基礎部18の加速度と角加速度の比となる。基礎部18の加速度と角加速度の比は、加速が終わり定速になったときの速度と角速度の比に等しいので、lの振幅は、基礎部18の加速運動とその後の定速運動のときで等しくなる。また、運動が切替わるとき、式(3)〜(5)と式(6)〜(8)とが等しい値になる。これらを考慮して解析すると、運動の切替え前後で、案内部16に対する車輪支持部14の振動の中心も変わらないことが分かる。つまり、基礎部18の加速運動とその後の定速運動との運動の切替え前後で、lの取りうる値の範囲は変化しない。 As can be seen from the equations (7) and (8), the amplitude of l is the ratio of the acceleration of the base portion 18 to the angular acceleration. Since the ratio of the acceleration of the foundation portion 18 to the angular acceleration is equal to the ratio of the velocity to the angular velocity when the acceleration ends and becomes a constant velocity, the amplitude of l is the time of the acceleration motion of the foundation portion 18 and the subsequent constant velocity motion. Is equal. Further, when the movements are switched, the equations (3) to (5) and the equations (6) to (8) have equal values. An analysis in consideration of these shows that the center of vibration of the wheel support portion 14 with respect to the guide portion 16 does not change before and after the change of motion. That is, the range of possible values of l does not change before and after switching between the acceleration motion of the foundation portion 18 and the subsequent constant velocity motion.

基礎部18が停止している状態から一定加速度・一定角加速度で加速する運動を行った後、基礎部18が一定速度で運動する場合、案内部16に沿って車輪支持部14が移動する範囲は、運動の切替え前後で変わらないため、車輪支持部14が案内部16の端に達することなく、基礎部18を移動させることが可能である。 The range in which the wheel support portion 14 moves along the guide portion 16 when the foundation portion 18 moves at a constant speed after performing an exercise of accelerating at a constant acceleration / angular acceleration from a state in which the foundation portion 18 is stopped. Is the same before and after switching the motion, so that the base portion 18 can be moved without the wheel support portion 14 reaching the end of the guide portion 16.

(1−3)基礎部が減速運動する場合
基礎部18のx,y方向の速度成分がv,vであり、基礎部18の角速度がωである状態から、時刻t=tにおいて一定加速度・一定角加速度で減速を開始し、時刻t=tにおいて速度と角速度が0となり、停止する場合を考える。この場合、式(1)及び(2)の運動学方程式から、車輪12の角速度は次の式(9)のようになり、案内部16に対する車輪支持部14の位置(車輪支持部14と基礎部18との間の距離)は、次の式(10)及び(11)のようになる。
ただし、θは時刻t=tにおける基礎部18の角度であり、lは時刻t=tにおける車輪支持部14a〜14cの位置である。
(1-3) x where base portion 18 which foundation section is decelerated motion, the velocity component in the y-direction is v x, v y, from the state angular velocity of the base portion 18 is omega, at time t = t 2 starts deceleration at a constant acceleration, constant angular acceleration, velocity and angular velocity becomes zero at time t = t 3, consider a case of stopping. In this case, from the kinematic equations of the equations (1) and (2), the angular velocity of the wheel 12 becomes as shown in the following equation (9), and the position of the wheel support portion 14 with respect to the guide portion 16 (wheel support portion 14 and the foundation). The distance from the part 18) is as shown in the following equations (10) and (11).
However, θ 2 is the angle of the base portion 18 at time t = t 2 , and l 2 is the position of the wheel support portions 14a to 14c at time t = t 2 .

式(10)及び(11)から、案内部16に対する車輪支持部14の運動は、加速時と同様に、単振動ではなく、三角関数の引数にtの2次式が入った式で表される振動になることが分かる。解析を行うと、lの振動の振幅と振動中心は、運動の切替え前後で変わらないことがわかる。つまり、運動の切替え前後で,lの取りうる値の範囲は変化しない。 From equations (10) and (11), the motion of the wheel support portion 14 with respect to the guide portion 16 is expressed not by simple vibration but by an equation in which the quadratic equation of t is included in the argument of the trigonometric function, as in the case of acceleration. It can be seen that the vibration occurs. Analysis shows that the amplitude and center of vibration of l do not change before and after switching the motion. That is, the range of possible values of l does not change before and after switching the exercise.

基礎部18が定速で運動している状態から一定加速度・角加速度で減速し、停止するとき、案内部16に沿って車輪支持部14が移動する範囲は、運動の切替え前後で変わらないため、車輪支持部14が案内部16の端に達することなく、基礎部18を移動させることが可能である。 The range in which the wheel support portion 14 moves along the guide portion 16 does not change before and after the movement is switched when the base portion 18 decelerates at a constant acceleration / angular acceleration from a state in which the base portion 18 is moving at a constant speed and then stops. , The base portion 18 can be moved without the wheel support portion 14 reaching the end of the guide portion 16.

(2)基礎部が進行しながら、進行方向を変化させる場合
(2−1)基礎部が円弧軌道を追従する運動
基礎部18が円弧軌道に沿って運動し、進行方向をある方向から別の方向へ変える場合を考える。図18に示すように、x−y平面上で基礎部18が、x−y座標系の原点(0,0)から出発し、点(0,R)を中心とした半径Rの円弧軌道を角速度Ωで公転する場合を考える。このときの基礎部18の各速度成分は、
となる。
(2) When the direction of travel is changed while the foundation is moving (2-1) The movement of the foundation following the arc trajectory The foundation 18 moves along the arc trajectory, and the direction of travel is changed from one direction to another. Consider the case of changing direction. As shown in FIG. 18, on the xy plane, the base portion 18 starts from the origin (0,0) of the xy coordinate system and follows an arc orbit with a radius R centered on the point (0, R). Consider the case of revolving at an angular velocity of Ω. Each velocity component of the base portion 18 at this time is
Will be.

この場合も、車輪支持部14a〜14cが案内部16a〜16cに沿って移動する範囲を所定範囲内に収めるには、基礎部18が自転する必要がある。基礎部18が自転するときの角速度をωとすると、式(1)及び(2)の運動学方程式から、車輪12の角速度は次の式(14)で表され、車輪支持部14の位置は次の式(15)及び(16)で表される。
ただし、θは初期時刻t=0における基礎部18の角度であり、lは初期時刻t=0における車輪支持部14a〜14cの位置である。
Also in this case, the foundation portion 18 needs to rotate in order to keep the range in which the wheel support portions 14a to 14c move along the guide portions 16a to 16c within a predetermined range. Assuming that the angular velocity when the base portion 18 rotates is ω, the angular velocity of the wheel 12 is expressed by the following equation (14) from the kinematic equations of equations (1) and (2), and the position of the wheel support portion 14 is It is represented by the following equations (15) and (16).
However, θ 0 is the angle of the base portion 18 at the initial time t = 0, and l 0 is the position of the wheel support portions 14a to 14c at the initial time t = 0.

式(14)から、車輪12a〜12cの回転角速度は単振動することが分かる。また、式(15)及び(16)から、車輪支持部14a〜14cの位置は案内部16a〜16cに沿って単振動することが分かる。 From equation (14), it can be seen that the rotational angular velocities of the wheels 12a to 12c simply vibrate. Further, from the equations (15) and (16), it can be seen that the positions of the wheel support portions 14a to 14c simply vibrate along the guide portions 16a to 16c.

したがって、車輪支持部14a〜14cが案内部16a〜16cの端に達することなく、基礎部18は、一旦停止せずに、一定の角速度ωで自転しながら円弧軌道を追従できる。 Therefore, the wheel support portions 14a to 14c do not reach the ends of the guide portions 16a to 16c, and the foundation portion 18 can follow the arc trajectory while rotating at a constant angular velocity ω without temporarily stopping.

また、基礎部18は、加減速を行いながら円弧軌道を追従することもできる。複数の種類の円弧軌道を組み合わせると、基礎部18が任意の曲線軌道を追従するようにすることができる。 Further, the foundation portion 18 can follow the arc trajectory while accelerating and decelerating. By combining a plurality of types of arc orbits, the foundation portion 18 can be made to follow an arbitrary curved orbit.

(2−2)基礎部が一旦停止して進路を変更する場合
上記のように基礎部18が円弧軌道を追従する運動によって進路を変更できるが、一旦停止してから別の方向に進路を変えることもできる。図19は移動装置の動きを示す平面図である。図19において矢印60aで示すように、基礎部18がある方向に並進移動している状態で、上述した(1−3)の減速運動を行い、符号28sで示す位置で停止した後、矢印60bで示す方向に再び並進移動を始める場合を考える。停止位置28sから矢印60bで示す方向に並進移動を開始する時刻を、初期時刻t=0とする。そして、基礎部18は、停止位置28sで加速度の方向を変え、停止位置28sから矢印60bの方向に並進移動するとき、上述した(1−2)と同様に、加速運動を行い、その後、定速運動を行う。進路変更の前後では、スタート時の初期条件が異なるため、lの振動の種類や取りうる値の範囲も異なるが、動作原理は同じである。
(2-2) When the foundation portion temporarily stops and changes its course As described above, the foundation portion 18 can change its course by following the arc trajectory, but once it stops, it changes its course in another direction. You can also do it. FIG. 19 is a plan view showing the movement of the moving device. As shown by the arrow 60a in FIG. 19, the deceleration motion (1-3) described above is performed in a state where the base portion 18 is moving in a certain direction, and after stopping at the position indicated by the reference numeral 28s, the arrow 60b Consider the case where the translational movement is started again in the direction indicated by. The time at which the translational movement starts from the stop position 28s in the direction indicated by the arrow 60b is set to the initial time t = 0. Then, when the foundation portion 18 changes the direction of acceleration at the stop position 28s and translates from the stop position 28s in the direction of the arrow 60b, the foundation portion 18 performs an acceleration motion in the same manner as in (1-2) described above, and then is fixed. Perform fast exercise. Before and after the course change, the initial conditions at the start are different, so the type of vibration of l and the range of possible values are also different, but the operating principle is the same.

以上に説明したように、実施例1−1の移動装置10は、普通の車輪を用いて構成することができ、即座に任意の方向に移動することができる。 As described above, the moving device 10 of the first embodiment can be configured by using ordinary wheels, and can be immediately moved in an arbitrary direction.

次に、実施例1−1の移動装置10の変形例1〜6について、図20〜図25の移動装置の略図を参照しながら説明する。以下では、実施例1−1と同じ構成部分には実施例1−1と同じ符号を用い、実施例1−1との相違点を中心に説明する。 Next, modifications 1 to 6 of the moving device 10 of the first embodiment will be described with reference to the schematic views of the moving devices of FIGS. 20 to 25. In the following, the same reference numerals as those of Example 1-1 will be used for the same components as those of Example 1-1, and the differences from Example 1-1 will be mainly described.

<変形例1> 図20に示すように、移動装置10に、回転キャンセル装置20を追加してもよい。回転キャンセル装置20は、基礎部18に固定された回転装置22によって、支持板24を所望の方向に回転させることができるように構成されている。 <Modification 1> As shown in FIG. 20, the rotation canceling device 20 may be added to the moving device 10. The rotation canceling device 20 is configured so that the support plate 24 can be rotated in a desired direction by the rotation device 22 fixed to the base portion 18.

回転キャンセル装置20は、一般的には、案内部16a〜16cと第1の接続部である基礎部18とのうち少なくとも1つに固定された基部と、基部に回転自在に結合された台部と、台部を基部に対して回転させる台駆動部とを備える。回転装置22は基部及び台駆動部であり、支持板24は台部である。 The rotation canceling device 20 generally has a base portion fixed to at least one of the guide portions 16a to 16c and the base portion 18 which is the first connecting portion, and a base portion rotatably coupled to the base portion. And a pedestal drive unit that rotates the pedestal with respect to the base. The rotating device 22 is a base portion and a pedestal driving portion, and the support plate 24 is a pedestal portion.

回転キャンセル装置20を追加すると、案内部16a〜16c及び基礎部18が回転しながら移動するときに支持板24を所望方向に向けることができる。そのため、支持板24に操作者が乗る場合や、支持板24に乗せて運ぶ荷物をなるべく回転させたくない場合に、好適である。 When the rotation canceling device 20 is added, the support plate 24 can be oriented in a desired direction when the guide portions 16a to 16c and the base portion 18 move while rotating. Therefore, it is suitable when an operator rides on the support plate 24 or when he / she does not want to rotate the load carried on the support plate 24 as much as possible.

<変形例2> 図21(a)に示すように、案内部16a〜16cは、等角度間隔で配置されていなくても構わない。また、図21(b)に示すように、少なくとも2つの案内部16a又は16bと16cとがそれぞれ車輪支持部14a,14b,14cを案内する所定経路の方向が互いに平行でなければ、案内部16a,16bが一直線上に並んでも構わない。 <Modification Example 2> As shown in FIG. 21A, the guide portions 16a to 16c may not be arranged at equal angular intervals. Further, as shown in FIG. 21B, if at least two guide portions 16a or 16b and 16c are not parallel to each other in the directions of predetermined paths for guiding the wheel support portions 14a, 14b, 14c, respectively, the guide portion 16a , 16b may be aligned.

<変形例3> 図22に示すように、案内部16a〜16c同士が複数個所で接続されても構わないし、案内部16a〜16cの中間位置に他の案内部16a〜16cが接続されても構わない。また、図22(c)に示すように、少なくとも2つの案内部16a又は16bと16cとがそれぞれ車輪支持部14cを案内する所定経路の方向が、互いに平行でなければ、案内部16a,16bが互いに平行に配置されても構わない。 <Modification 3> As shown in FIG. 22, the guide portions 16a to 16c may be connected to each other at a plurality of locations, or other guide portions 16a to 16c may be connected to intermediate positions of the guide portions 16a to 16c. I do not care. Further, as shown in FIG. 22C, if the directions of the predetermined paths in which at least two guide portions 16a or 16b and 16c guide the wheel support portion 14c are not parallel to each other, the guide portions 16a and 16b They may be arranged parallel to each other.

<変形例4> 図23に示すように、案内部16a〜16c同士が交差しても構わないし、案内部16a〜16cによって車輪支持部14a〜14cが案内される所定経路同士が交差しても構わない。 <Modification Example 4> As shown in FIG. 23, the guide portions 16a to 16c may intersect with each other, or the predetermined paths guided by the guide portions 16a to 16c with the wheel support portions 14a to 14c may intersect with each other. I do not care.

<変形例5> 図24に示すように、案内部16p〜16qが曲線状でも構わないし、案内部16p〜16qによって車輪支持部14p〜14rが案内される所定経路が曲線状でも構わない。 <Modification 5> As shown in FIG. 24, the guide portions 16p to 16q may be curved, or the predetermined path guided by the guide portions 16p to 16q to the wheel support portions 14p to 14r may be curved.

<変形例6> 変形例1〜5のうち2つ以上を適宜に組み合わせてもよい。例えば図25に示すように、曲線状の第1の案内部16pの中間位置に、基礎部18を介して、曲線状の第2の案内部16qの一方の端部が接続され、第2の案内部16qの他方の端部に、曲線状の第3の案内部16rの一方の端部が接続される構成としてもよい。 <Modification Example 6> Two or more of Modifications 1 to 5 may be appropriately combined. For example, as shown in FIG. 25, one end of the curved second guide portion 16q is connected to the intermediate position of the curved first guide portion 16p via the base portion 18, and the second end is connected. One end of the curved third guide 16r may be connected to the other end of the guide 16q.

<実施例1−2> 図26は、実施例1−2の移動装置10aの平面図である。図26に示すように、移動装置10aは、3つの案内部16a〜16cがΔ字状に配置され、案内部16a〜16cの端部同士が繋ぎ合わされている。 <Example 1-2> FIG. 26 is a plan view of the moving device 10a of Example 1-2. As shown in FIG. 26, in the moving device 10a, three guide portions 16a to 16c are arranged in a Δ shape, and the ends of the guide portions 16a to 16c are connected to each other.

実施例1−1と同様に、車輪12a〜12cは、車輪支持部14a〜14cによって回転自在に支持される。車輪支持部14a〜14cは、直線状の案内部16a〜16cによって移動自在に案内される。車輪12a〜12cは、矢印13a〜13cで示す方向に移動する。車輪支持部14a〜14cは矢印15a〜15cで示す方向に、すなわち、案内部16a〜16cの長手方向と平行に、案内部16a〜16cに沿って移動する。車輪12a〜12cが移動する方向13a〜13cと、車輪支持部14a〜14cの移動方向15a〜15cとがなす角は一定であり、直角でなくても構わない。 Similar to Example 1-1, the wheels 12a to 12c are rotatably supported by the wheel support portions 14a to 14c. The wheel support portions 14a to 14c are movably guided by the linear guide portions 16a to 16c. The wheels 12a to 12c move in the directions indicated by the arrows 13a to 13c. The wheel support portions 14a to 14c move along the guide portions 16a to 16c in the direction indicated by the arrows 15a to 15c, that is, in parallel with the longitudinal direction of the guide portions 16a to 16c. The angle formed by the moving directions 13a to 13c of the wheels 12a to 12c and the moving directions 15a to 15c of the wheel support portions 14a to 14c is constant and does not have to be a right angle.

次に、移動装置10aの動きについて説明する。図26に示す基礎部18aによって、移動装置10aの運動を代表させる。基礎部18aは、案内部16a〜16cに囲まれた三角形領域の内部において案内部16a〜16cに対する相対位置が固定されている。基礎部18aは、実在する部材でも、仮想上の部材でも構わない。 Next, the movement of the moving device 10a will be described. The base portion 18a shown in FIG. 26 represents the movement of the moving device 10a. The base portion 18a has a fixed relative position with respect to the guide portions 16a to 16c inside a triangular region surrounded by the guide portions 16a to 16c. The base portion 18a may be an existing member or a virtual member.

図27はパラメータの説明図である。図27に示すように、接地面に固定されたx−y座標系を定義し、基礎部18aから案内部16までの距離をh、移動装置10aの基準方向Xに対する案内部16の角度をα、基礎部18の基準方向Xの角度をθ、車輪12の回転中心線12x(車輪12の移動方向に垂直な方向)と案内部16の中心線16x(車輪支持部14が案内される所定経路と平行な直線)とがなす角をβ、基礎部18aから案内部16の中心線16xに下ろした垂線の足16zと車輪支持部14との間の距離をlとする。車輪支持部14に支持されている車輪12は、案内部16の中心線16xの直下に位置しているとする。車輪12の半径をr、車輪12の回転角を
とする。
FIG. 27 is an explanatory diagram of parameters. As shown in FIG. 27, to define the x-y coordinate system fixed to the ground plane, the distance from the base portion 18a to the guide portion 16 h, the angle of the guide portion 16 with respect to the reference direction X R of the mobile device 10a alpha, the angle of reference directions X R of the base portion 18 theta, center line 16x (wheel support portion 14 of the (movement perpendicular to the direction of the wheel 12) and the guide portion 16 the rotational axis 12x of the wheel 12 is guided Let β be the angle formed by the straight line parallel to the predetermined path, and l be the distance between the foot 16z of the perpendicular line drawn from the base portion 18a to the center line 16x of the guide portion 16 and the wheel support portion 14. It is assumed that the wheel 12 supported by the wheel support portion 14 is located directly below the center line 16x of the guide portion 16. The radius of the wheel 12 is r, and the rotation angle of the wheel 12 is
And.

運動学方程式は、次の式(17)及び(18)のようになる。
The kinematic equation becomes as follows in equations (17) and (18).

実施例1−1の移動装置10ではβ=0°としているが、実施例1−2の移動装置10aの場合には、−90°<β<90°,β≠0°を満たす値にすれば、移動装置10aがどの方向に移動する場合でも、案内部16に沿って車輪支持部14の移動する範囲が所定範囲内に収まるようにすることができる。 In the mobile device 10 of Example 1-1, β = 0 °, but in the case of the mobile device 10a of Example 1-2, the value satisfies −90 ° <β <90 °, β ≠ 0 °. For example, regardless of the direction in which the moving device 10a moves, the range of movement of the wheel support portion 14 along the guide portion 16 can be set within a predetermined range.

基礎部18aが一定速度・一定角速度で運動する場合、車輪12の角速度と車輪支持部14の位置は、以下の式(19)及び(20)のようになる。
ただし、式(20)のCは、初期条件によって定まる定数である。
When the base portion 18a moves at a constant speed and a constant angular velocity, the angular velocity of the wheel 12 and the position of the wheel support portion 14 are as shown in the following equations (19) and (20).
However, C in the equation (20) is a constant determined by the initial conditions.

式(20)から、右辺第1項の過渡的な項Ce−ωttanβ が時間の経過とともに減衰するように、ω tanβ>0となるように基礎部18aの回転角速度ωの符号を選べば、車輪支持部14の位置lは最終的に単振動となり、ある範囲に収まりながら運動する。このことは、案内部16a〜16cがΔ字状に配置された実施例1−2の移動装置10aは、案内部16a〜16cがY字状に配置された実施例1−1の移動装置10とは、案内部16a〜16cの配置の態様が異なるだけであり、実施例1−1の移動装置10と同じ原理で動くことを意味している。 From equation (20), if the sign of the rotational angular velocity ω of the base portion 18a is selected so that ω tan β> 0 so that the transient term Ce −ωt tan β of the first term on the right side attenuates with the passage of time, the wheel The position l of the support portion 14 finally becomes a simple vibration and moves while being within a certain range. This means that the moving device 10a of Example 1-2 in which the guide portions 16a to 16c are arranged in a Δ shape is the moving device 10 of Example 1-1 in which the guide portions 16a to 16c are arranged in a Y shape. Means that the guide portions 16a to 16c operate on the same principle as the moving device 10 of the first embodiment, only the arrangement mode is different.

図28は、基礎部18aが回転しながら一方向に移動するときの移動装置10aの運動の様子の一例を示す平面図である。図28において、鎖線4は、接地面2上の仮想基準線4である。移動装置10aは、基礎部18aを中心に回転しながら、仮想基準線4に垂直な方向(図において右方向)に移動する。図28は、基礎部18aが60°回転するごとに、順次、仮想基準線4と平行かつ下方に位置をずらして移動装置10aを図示している。 FIG. 28 is a plan view showing an example of the movement of the moving device 10a when the base portion 18a moves in one direction while rotating. In FIG. 28, the chain line 4 is a virtual reference line 4 on the ground plane 2. The moving device 10a moves in a direction perpendicular to the virtual reference line 4 (to the right in the figure) while rotating around the base portion 18a. FIG. 28 illustrates the moving device 10a by sequentially shifting the position parallel to the virtual reference line 4 and downward each time the base portion 18a is rotated by 60 °.

3つの車輪支持部14a〜14cのうちの1つ14bに注目すると、図28(1)〜(4)に示すように、車輪支持部14bが基礎部18aに対して進行方向(図において右方向)前方にあるとき、車輪支持部14bは案内部16bの端に近付く。一方、図28(5)〜(7)に示すように、車輪支持部14bが基礎部18aに対して進行方向後方にあるとき、車輪支持部14bは案内部16bの中央に近付く。車輪支持部が基礎部18aに対して進行方向の前後どちらにあるかは、基礎部18aの回転に伴って周期的に変わるため、車輪支持部14bは案内部16bに沿って往復する。他の車輪支持部14a,14cも同様に、案内部16a,16cに沿って往復する。 Focusing on one of the three wheel support portions 14a to 14c, 14b, as shown in FIGS. 28 (1) to (4), the wheel support portion 14b travels in the traveling direction with respect to the base portion 18a (to the right in the figure). ) When in front, the wheel support 14b approaches the end of the guide 16b. On the other hand, as shown in FIGS. 28 (5) to 28 (7), when the wheel support portion 14b is rearward in the traveling direction with respect to the base portion 18a, the wheel support portion 14b approaches the center of the guide portion 16b. Whether the wheel support portion is located in the front-rear direction with respect to the base portion 18a in the traveling direction changes periodically with the rotation of the base portion 18a, so that the wheel support portion 14b reciprocates along the guide portion 16b. Similarly, the other wheel support portions 14a and 14c reciprocate along the guide portions 16a and 16c.

案内部16a〜16cがΔ字状に配置される移動装置10aは、案内部16a〜16cがY字状に配置された実施例1−1の移動装置10と比べると、案内部16a〜16cによって車輪支持部14a〜14cが案内される所定経路に対する、車輪支持部14a〜14cが支持している車輪12a〜12cの進行方向の誤差の影響を受けにくいため、移動装置10aの組み立てや調整が容易である。 The moving device 10a in which the guide portions 16a to 16c are arranged in a Δ shape is provided by the guide portions 16a to 16c as compared with the moving device 10 in the first embodiment in which the guide portions 16a to 16c are arranged in a Y shape. Since it is not easily affected by the error in the traveling direction of the wheels 12a to 12c supported by the wheel support portions 14a to 14c with respect to the predetermined path guided by the wheel support portions 14a to 14c, the moving device 10a can be easily assembled and adjusted. Is.

<変形例1> 図29は、変形例1の移動装置の平面図である。図29に示すように、案内部16a〜16cの一方端側を、案内部16a〜16cで囲まれるΔ字状領域から離れる方向に延長しても構わないし、車輪支持部14a〜14cが案内される所定経路が、案内部16a〜16cで囲まれるΔ字状領域から離れる方向に延長されても構わない。図示していないが、案内部16a〜16cの一方端側と他方端側の両方を、案内部16a〜16cで囲まれるΔ字状領域から離れる方向に延長しても構わないし、車輪支持部14a〜14cが案内される所定経路が、案内部16a〜16cで囲まれるΔ字状領域から離れる方向に延長されても構わない。 <Modification Example 1> FIG. 29 is a plan view of the moving device of Modification 1. As shown in FIG. 29, one end side of the guide portions 16a to 16c may be extended in a direction away from the Δ-shaped region surrounded by the guide portions 16a to 16c, and the wheel support portions 14a to 14c are guided. The predetermined route may be extended in a direction away from the Δ-shaped region surrounded by the guide portions 16a to 16c. Although not shown, both one end side and the other end side of the guide portions 16a to 16c may be extended in a direction away from the Δ-shaped region surrounded by the guide portions 16a to 16c, or the wheel support portion 14a may be extended. The predetermined route to which ~ 14c is guided may be extended in a direction away from the Δ-shaped region surrounded by the guide portions 16a to 16c.

<実施例1−3> 図30は、実施例1−3の移動装置10bの平面図である。図30に示すように、案内部16i〜16kは、車輪支持部14i〜14kを移動自在に案内する所定経路が環状になるように構成されている。基礎部18bは、案内部16i〜16k同士の相対位置が固定されるように、案内部16i〜16k同士を互いに繋ぎ合わせる。車輪支持部14i〜14kは、車輪12a〜12cをそれぞれ回転自在に支持している。 <Example 1-3> FIG. 30 is a plan view of the moving device 10b of the third embodiment. As shown in FIG. 30, the guide portions 16i to 16k are configured such that a predetermined path for movably guiding the wheel support portions 14i to 14k is circular. The foundation portion 18b connects the guide portions 16i to 16k to each other so that the relative positions of the guide portions 16i to 16k are fixed. The wheel support portions 14i to 14k rotatably support the wheels 12a to 12c, respectively.

次に、移動装置10bの動きについて説明する。移動装置10bの運動を、基礎部18bによって代表させる。図31はパラメータの説明図である。図31に示すように、接地面に固定されたx−y座標系を定義し、車輪12の中心Sの軌跡を、案内部が車輪支持部を案内する環状の所定経路14gとし、所定経路14gは円形であり、所定経路14gの中心点をPとする。基礎部18bの中心から点Pまでの距離をhとする。点Pと車輪12の中心までの距離をdとする。 Next, the movement of the moving device 10b will be described. The movement of the moving device 10b is represented by the foundation portion 18b. FIG. 31 is an explanatory diagram of parameters. As shown in FIG. 31, an xy coordinate system fixed to the ground plane is defined, and the locus of the center S of the wheel 12 is set to an annular predetermined path 14 g in which the guide portion guides the wheel support portion, and the predetermined path 14 g. Is circular, and the center point of the predetermined path 14 g is P. Let h be the distance from the center of the base portion 18b to the point P. Let d be the distance between the point P and the center of the wheel 12.

また、基礎部18bの中心と中心点Pとを結ぶ方向と、基礎部18bの基準方向Xとがなす角をαとする。車輪12の中心Sを通る所定経路14gの接線14sと、車輪12の回転中心線12xとがなす角をβとする。基礎部18bと中心点Pとを結ぶ線分と、中心点Pと車輪12の中心Sとを結ぶ線分とがなす角をγとする。車輪12の半径をr、車輪12の回転角を、
とする。
Further, the direction connecting the center and the center point P of the base portion 18b, the angle between the reference direction X R of the base portion 18b and alpha. Let β be the angle formed by the tangent line 14s of the predetermined path 14g passing through the center S of the wheel 12 and the rotation center line 12x of the wheel 12. Let γ be the angle formed by the line segment connecting the base portion 18b and the center point P and the line segment connecting the center point P and the center S of the wheel 12. The radius of the wheel 12 is r, and the rotation angle of the wheel 12 is
And.

以上のように定義すると、運動学方程式は、次の式(21)及び(22)のようになる。
これらの式(21)及び(22)から数値解を求めることにより、環状の所定経路14g上の車輪支持部の位置γと車輪12の角速度
を求めることができる。
When defined as described above, the kinematic equation becomes as follows in equations (21) and (22).
By obtaining numerical solutions from these equations (21) and (22), the position γ of the wheel support portion on the annular predetermined path 14 g and the angular velocity of the wheel 12
Can be sought.

図32〜図35は、移動装置10bの動きの説明図である。 32 to 35 are explanatory views of the movement of the moving device 10b.

図32のように、移動装置10bは、車輪12a〜12cの向きが揃っていない状態から、任意の方向に並進移動できる。すなわち、移動装置10bは、図32(a)に示すように、図において左右方向に並進移動することも、図32(b)に示すように、図において上下方向に並進移動することも、図32(c)に示すように、図において斜め方向(左右方向でも上下方向でもない方向)に並進移動することもできる。 As shown in FIG. 32, the moving device 10b can translate in any direction from a state in which the wheels 12a to 12c are not aligned. That is, as shown in FIG. 32 (a), the moving device 10b may be translated in the left-right direction in the figure, or may be translated in the vertical direction in the figure as shown in FIG. 32 (b). As shown in 32 (c), translational movement can also be performed in an oblique direction (a direction that is neither left-right direction nor up-down direction) in the figure.

しかし、基礎部18bが回転せずに並進移動すると、図33のように、すべての車輪12a〜12cの向きが揃ってしまい、車輪12a〜12cの進行方向(矢印11yの方向)に対して垂直な方向(矢印11xの方向)に移動できなくなる。一方,図34のように基礎部18bが回転運動だけをするとき、車輪12a〜12cの向きが揃うことがない。 However, if the base portion 18b moves in translation without rotating, the directions of all the wheels 12a to 12c are aligned as shown in FIG. 33, and the directions of the wheels 12a to 12c are perpendicular to the traveling direction (direction of the arrow 11y). Cannot move in any direction (direction of arrow 11x). On the other hand, when the base portion 18b only makes a rotational motion as shown in FIG. 34, the directions of the wheels 12a to 12c are not aligned.

そこで、図32の並進移動と図34の回転運動との組み合わせにより、基礎部18bが回転しながら並進移動すると、基礎部18bは任意の方向に移動することができる。 Therefore, by combining the translational movement of FIG. 32 and the rotational movement of FIG. 34, the foundation portion 18b can move in an arbitrary direction when the foundation portion 18b moves in translation while rotating.

図35は、基礎部18bが回転しながら一方向に移動するときの移動装置10bの運動の様子の一例を示す。図35において、鎖線4は、接地面2上の仮想基準線4である。移動装置10bは、基礎部18bを中心に回転しながら、仮想基準線4に垂直な方向(図において右方向)に移動する。図35は、基礎部18bが60°回転するごとに、順次、仮想基準線4と平行かつ下方に位置をずらして移動装置10bを図示している。 FIG. 35 shows an example of the movement of the moving device 10b when the base portion 18b moves in one direction while rotating. In FIG. 35, the chain line 4 is a virtual reference line 4 on the ground plane 2. The moving device 10b moves in a direction perpendicular to the virtual reference line 4 (to the right in the figure) while rotating around the base portion 18b. FIG. 35 illustrates the moving device 10b by sequentially shifting the position parallel to the virtual reference line 4 and downward each time the base portion 18b is rotated by 60 °.

3つの車輪支持部14i〜14kのうちの1つ14kに注目すると、環状の案内部16kに沿って一方向に移動し続けていることが分かる。他の車輪支持部14i,14jも同様に、環状の案内部16i,16jに沿って一方向に移動し続けている。 Focusing on one of the three wheel support portions 14i to 14k, 14k, it can be seen that they continue to move in one direction along the annular guide portion 16k. Similarly, the other wheel support portions 14i and 14j continue to move in one direction along the annular guide portions 16i and 16j.

車輪支持部14i〜14kは、直線状の案内部を持つ実施例1−1及び1−2と異なり、案内部16i〜16kに沿ってある範囲内を往復していないが、案内部16i〜16kは環状であり、移動範囲に制限がないので、問題はない。 Unlike Examples 1-1 and 1-2 having linear guide portions, the wheel support portions 14i to 14k do not reciprocate within a certain range along the guide portions 16i to 16k, but the guide portions 16i to 16k Is circular and there is no limit to the range of movement, so there is no problem.

<変形例1> 案内部が車輪支持部を案内する所定経路は、円形に限らず、楕円形、長円形など、任意の形状の循環経路でもよい。 <Modification Example 1> The predetermined path for the guide portion to guide the wheel support portion is not limited to a circular shape, and may be a circulation path having an arbitrary shape such as an elliptical shape or an oval shape.

<変形例2> 案内部が車輪支持部を案内する所定経路は、円弧状、すなわち、円形の一部分、楕円形の一部分、長円形の一部分など、両端を有する経路でもよい。この場合、車輪支持部が経路の端に達する前に基礎部の回転方向が逆転するように車輪を回転駆動すれば、基礎部を回転させながら、かつ、基礎部の回転方向を切り替えながら、基礎部を任意の方向に移動させることができる。 <Modification 2> The predetermined path in which the guide portion guides the wheel support portion may be an arc shape, that is, a path having both ends such as a part of a circle, a part of an ellipse, and a part of an oval. In this case, if the wheels are rotationally driven so that the rotation direction of the foundation portion is reversed before the wheel support portion reaches the end of the path, the foundation portion is rotated and the rotation direction of the foundation portion is switched. The part can be moved in any direction.

<実施例1−4> 実施例1−3の移動装置10bの案内部16i〜16k及び車輪支持部14i〜14kをキャスター型機構60に置き換えた実施例1−4の移動装置10cについて説明する。 <Example 1-4> The moving device 10c of Example 1-4 in which the guide portions 16i to 16k and the wheel support portions 14i to 14k of the moving device 10b of the embodiment 1-3 are replaced with the caster type mechanism 60 will be described.

図36は、移動装置10cの平面図である。図37は、キャスター型機構60の説明図であり、図37(a)は側面図、図37(b)は正面図である。 FIG. 36 is a plan view of the moving device 10c. 37 is an explanatory view of the caster type mechanism 60, FIG. 37 (a) is a side view, and FIG. 37 (b) is a front view.

図36及び図37に示すように、移動装置10cは、3つの車輪12a〜12cと、3つの車輪支持部14u〜14wと、3つの案内部16u〜16wとを備える。 As shown in FIGS. 36 and 37, the moving device 10c includes three wheels 12a to 12c, three wheel support portions 14u to 14w, and three guide portions 16u to 16w.

案内部16u〜16wは、それぞれ、回転自在に互いに結合された第1及び第2の部材16m,16nを含む。第1の部材16mに、第1及び第2の部材16m,16nが相対回転する中心軸66のまわりを、車輪支持部14u〜14wに回転自在に支持されている車輪12a〜12cが移動するように、車輪支持部14u〜14wが固定されている。例えば、第2の部材16nは、軸状の第1の部材16mを回転自在に支持する。第1の部材16mは、車輪支持部14u〜14wに固定されている。 The guide portions 16u to 16w include first and second members 16m and 16n that are rotatably connected to each other, respectively. The wheels 12a to 12c rotatably supported by the wheel support portions 14u to 14w move around the central axis 66 in which the first and second members 16m and 16n rotate relative to the first member 16m. The wheel support portions 14u to 14w are fixed to the wheel. For example, the second member 16n rotatably supports the axial first member 16m. The first member 16m is fixed to the wheel support portions 14u to 14w.

第1の接続部である基礎部18cは、案内部16u〜16wの第2の部材16q同士の相対位置が不変であるように、案内部16u〜16wの第2の部材16q同士を繋ぎ合わせる。 The foundation portion 18c, which is the first connecting portion, connects the second members 16q of the guide portions 16u to 16w so that the relative positions of the second members 16q of the guide portions 16u to 16w do not change.

案内部16u〜16wは、車輪支持部14u〜14wを、図36において鎖線で示された所定経路17u〜17wに沿って移動自在に案内し、所定経路17u〜17wに対する車輪支持部14u〜14wの向きが一定に保たれる。 The guide portions 16u to 16w movably guide the wheel support portions 14u to 14w along the predetermined paths 17u to 17w shown by the chain lines in FIG. 36, and the wheel support portions 14u to 14w with respect to the predetermined routes 17u to 17w. The orientation is kept constant.

以上のように、移動装置10cがキャスター型機構60を含むと、案内部16u〜16wが車輪支持部14u〜14wを案内する所定経路17u〜17wが環状になるように構成することが簡単である。 As described above, when the moving device 10c includes the caster type mechanism 60, it is easy to configure the guide portions 16u to 16w so that the predetermined paths 17u to 17w for guiding the wheel support portions 14u to 14w are annular. ..

<実施例2> 3つ以上の案内部同士の相対位置が可変である実施例2について説明する。図38は、実施例2の移動装置50の構成を概念的に示す略図である。 <Example 2> Example 2 in which the relative positions of three or more guide portions are variable will be described. FIG. 38 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the mobile device 50 of the second embodiment.

図38に示すように、移動装置50は、実施例1と同様に構成された車輪52a〜52c、車輪支持部54a〜54c、及び案内部56a〜56cを少なくとも3組備え、さらに、案内部56a〜56c同士の相対位置が可変であるように案内部56a〜56c同士を繋ぎ合わせる第1の接続部57a〜57cを備える。第1の接続部57a〜57cは、案内部56a〜56c同士を、回転対偶や直進対偶などの対偶、又は、スライド機構やリンク機構や遊星機構など機構を介して繋ぎ合わせる。 As shown in FIG. 38, the moving device 50 includes at least three sets of wheels 52a to 52c, wheel support portions 54a to 54c, and guide portions 56a to 56c configured in the same manner as in the first embodiment, and further includes guide portions 56a. The guide portions 56a to 56c are provided with first connecting portions 57a to 57c for connecting the guide portions 56a to 56c so that the relative positions of the to 56c are variable. The first connecting portions 57a to 57c connect the guide portions 56a to 56c to each other via a paired pair such as a rotating paired pair or a straight paired pair, or a mechanism such as a slide mechanism, a link mechanism, or a planetary mechanism.

移動装置50は、案内部56a〜56cの少なくとも1つに対偶や機構を介して接続され、すべての案内部56a〜56cに対する相対位置が可変である基礎部58を備える。もっとも、後述する実施例2−4のように、すべての案内部56a〜56cに対する相対位置が可変である基礎部58を備えない構成でも構わない。 The moving device 50 includes a base portion 58 which is connected to at least one of the guide portions 56a to 56c via a kinematic pair or a mechanism and whose relative position to all the guide portions 56a to 56c is variable. However, as in Example 2-4 described later, the configuration may not include the foundation portion 58 whose relative positions with respect to all the guide portions 56a to 56c are variable.

<実施例2−1> 基礎部に対する案内部の角度が可変である実施例2−1について説明する。 <Example 2-1> Example 2-1 in which the angle of the guide portion with respect to the foundation portion is variable will be described.

図39は、実施例2−1の移動装置50p,50qの構成を概念的に示す略図である。図39(a)及び図39(b)に示すように、移動装置50p,50qは、4組の車輪52p,52q、車輪支持部54p,54q、及び案内部56p,56qを備えている。案内部56p,56qは、それぞれの基準点55p,55qが一点鎖線59p,59qで示す所定経路上を移動し、基礎部58p,58qに対する案内部56p,56qの角度が変わるように構成されている。案内部56p,56qの基準点55p,55q同士は、破線57p,57qで概念的に示すように互いに接続され、案内部56p,56q同士の相対位置が不変である。 FIG. 39 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the mobile devices 50p and 50q of the 2-1 embodiment. As shown in FIGS. 39 (a) and 39 (b), the moving devices 50p and 50q include four sets of wheels 52p and 52q, wheel support portions 54p and 54q, and guide portions 56p and 56q. The guide portions 56p and 56q are configured such that the reference points 55p and 55q move on the predetermined paths indicated by the alternate long and short dash lines 59p and 59q, and the angles of the guide portions 56p and 56q with respect to the base portions 58p and 58q change. .. The reference points 55p and 55q of the guide portions 56p and 56q are connected to each other as conceptually shown by the broken lines 57p and 57q, and the relative positions of the guide portions 56p and 56q are unchanged.

案内部56p,56qが車輪支持部54p,54qを案内する所定経路は、図39(a)に示すように直線状の所定経路でも、図39(b)に示すように環状又は円弧状の所定経路でも、不図示の任意の曲線状でも、これらの2つ以上の組み合わせでも構わない。 The predetermined path for the guide portions 56p, 56q to guide the wheel support portions 54p, 54q is a linear predetermined path as shown in FIG. 39 (a), or an annular or arcuate predetermined path as shown in FIG. 39 (b). It may be a route, an arbitrary curved line (not shown), or a combination of two or more of them.

図40は、具体的な構成例を示す移動装置50rの略図である。図40に示すように、円盤58rのまわりに間隔を設けて外輪51rが配置され、円盤58rと外輪51rとの間に、4組の車輪52r、車輪支持部54r、及び案内部56rが配置されている。それぞれの案内部56rの周囲に、弾性体からなる無端ベルト55rが巻き付けられている。無端ベルト55rは、クローラのように案内部56rの周囲を循環可能であり、円盤58rの外周面58aと、外輪51rの内周面51aとに接している。 FIG. 40 is a schematic diagram of a mobile device 50r showing a specific configuration example. As shown in FIG. 40, the outer ring 51r is arranged around the disk 58r at intervals, and four sets of wheels 52r, the wheel support portion 54r, and the guide portion 56r are arranged between the disk 58r and the outer ring 51r. ing. An endless belt 55r made of an elastic body is wound around each guide portion 56r. The endless belt 55r can circulate around the guide portion 56r like a crawler, and is in contact with the outer peripheral surface 58a of the disk 58r and the inner peripheral surface 51a of the outer ring 51r.

移動装置50rは、車輪52rが回転すると、無端ベルト55rが矢印57rで示す方向に移動する。これに伴い、無端ベルト55rは、円盤58rの外周面58aと、外輪51rの内周面51aとに接しながら移動し、案内部56rは、矢印59rで示すように円盤58rに対する角度が変化する。 In the moving device 50r, when the wheel 52r rotates, the endless belt 55r moves in the direction indicated by the arrow 57r. Along with this, the endless belt 55r moves while being in contact with the outer peripheral surface 58a of the disk 58r and the inner peripheral surface 51a of the outer ring 51r, and the guide portion 56r changes its angle with respect to the disk 58r as shown by the arrow 59r.

<実施例2−2> 基礎部と案内部との間の距離が可変である実施例2−2について説明する。 <Example 2-2> Example 2-2 in which the distance between the foundation portion and the guide portion is variable will be described.

図41及び図42は、実施例2−2の移動装置50s,50tの構成を概念的に示す略図である。図41及び図42に示すように、車輪支持部54s,54tは、それぞれ、車輪52s,52tを回転自在に支持している。案内部56s,56tは、それぞれ、車輪支持部54s,54tを案内する。移動装置50s,50tは、案内部56s,56tにカムフォロア55s,55tが設けられ、カムフォロア55s,55tがカム溝57s,57tに沿って移動することにより、案内部56s,56tは、基礎部58s,58tに対する角度を一定に保ったまま、基礎部58s,58tとの間の距離が変わるように構成されている。 41 and 42 are schematic views conceptually showing the configurations of the mobile devices 50s and 50t of the second embodiment. As shown in FIGS. 41 and 42, the wheel support portions 54s and 54t rotatably support the wheels 52s and 52t, respectively. The guide portions 56s and 56t guide the wheel support portions 54s and 54t, respectively. In the moving devices 50s and 50t, cam followers 55s and 55t are provided on the guide portions 56s and 56t, and the cam followers 55s and 55t move along the cam grooves 57s and 57t so that the guide portions 56s and 56t have the foundation portions 58s and. The distance between the foundation portions 58s and 58t is changed while keeping the angle with respect to 58t constant.

図41(a)及び図41(b)に示すように、案内部56sが移動する方向は、案内部56sが車輪支持部54sを案内する方向に対して、直角でも斜めでも構わない。 As shown in FIGS. 41 (a) and 41 (b), the direction in which the guide portion 56s moves may be perpendicular to or oblique to the direction in which the guide portion 56s guides the wheel support portion 54s.

案内部56s,56tが車輪支持部54s,54tを案内する所定経路は、図41のように直線状でも、図42のように環状又は円弧状でも、任意の曲線状でも、これら2つ以上の組み合わせでも構わない。 The predetermined path for the guide portions 56s, 56t to guide the wheel support portions 54s, 54t may be a straight line as shown in FIG. 41, an annular shape or an arc shape as shown in FIG. 42, or an arbitrary curved shape, and two or more of them. It may be a combination.

図43は、具体的な構成例を示す移動装置50uの略図である。図43に示すように、基礎部58uを中心に回転する楕円形のカム51uのまわりに、複数組の車輪52u、車輪支持部54u、及び案内部56uが配置されている。案内部56uには、それぞれ、断面が矩形状のピン55u(カムフォロア55u)が設けられている。ピン55uは、基礎部58uに向かって伸びるスリット57u(カム溝57u)の両側の溝面に係合するとともに、ゴム、ばね等の弾性部材57mによって基礎部58uに向かって引き寄せられて案内部56uがカム51uに押し付けられるように構成されている。矢印58mで示す方向にカム51uが回転すると、案内部56uは、矢印56mで示すように、基礎部58uに対して近付いたり離れたりする方向に並進移動する。 FIG. 43 is a schematic diagram of a mobile device 50u showing a specific configuration example. As shown in FIG. 43, a plurality of sets of wheels 52u, wheel support portions 54u, and guide portions 56u are arranged around an elliptical cam 51u that rotates around a base portion 58u. Each of the guide portions 56u is provided with a pin 55u (cam follower 55u) having a rectangular cross section. The pin 55u engages with the groove surfaces on both sides of the slit 57u (cam groove 57u) extending toward the base portion 58u, and is attracted toward the base portion 58u by an elastic member 57m such as rubber or a spring to guide the guide portion 56u. Is configured to be pressed against the cam 51u. When the cam 51u rotates in the direction indicated by the arrow 58m, the guide portion 56u translates in the direction of approaching or moving away from the foundation portion 58u as shown by the arrow 56m.

<実施例2−3> 基礎部に対する案内部の角度と、基礎部と案内部との間の距離が可変である実施例2−3について、説明する。実施例2−3は、基礎部に対する案内部の角度が可変である実施例2−1と、基礎部と案内部との間の距離が可変である実施例2−2とを組み合わせた構成である。 <Example 2-3> Example 2-3 in which the angle of the guide portion with respect to the foundation portion and the distance between the foundation portion and the guide portion are variable will be described. Example 2-3 is a combination of Example 2-1 in which the angle of the guide portion with respect to the foundation portion is variable and Example 2-2 in which the distance between the foundation portion and the guide portion is variable. is there.

図44は、実施例2−3の移動装置50vの構成を概念的に示す略図である。図44に示すように、移動装置50vは、基礎部と案内部との間の距離が可変である実施例2−2と同様に、案内部56vに、断面が矩形状のカムフォロア55vが設けられ、カムフォロア55vがカム溝57vの両側の溝面に接しながら矢印56nで示す方向に移動することにより、案内部56vは、基礎部58vとの間の距離が変わるように構成されている。複数組の車輪52v、車輪支持部54v、案内部56vと、カムフォロア55vと、カム溝57vとが一体となって、矢印58nで示すように、基礎部58vの周りを回転するように構成されている。 FIG. 44 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the mobile device 50v of the second embodiment. As shown in FIG. 44, in the moving device 50v, a cam follower 55v having a rectangular cross section is provided on the guide portion 56v as in the second embodiment in which the distance between the base portion and the guide portion is variable. The guide portion 56v is configured to change the distance from the base portion 58v by moving the cam follower 55v in the direction indicated by the arrow 56n while being in contact with the groove surfaces on both sides of the cam groove 57v. A plurality of sets of wheels 52v, a wheel support portion 54v, a guide portion 56v, a cam follower 55v, and a cam groove 57v are integrally configured to rotate around a base portion 58v as shown by an arrow 58n. There is.

運動学方程式は、例えば実施例1−2で説明した図27のように座標系とパラメータを定義すると、基礎部18aから案内部16までの距離hと、移動装置10aの基準方向Xに対する案内部16の角度αとが可変になるので、次の式(23)及び(24)のようになる。
Kinematic equations, for example, defines the coordinate system and parameters as in Figure 27 described in Example 1-2, the distance h from the base portion 18a to the guide portion 16, the guide relative to the reference direction X R of the mobile device 10a Since the angle α of the portion 16 is variable, the following equations (23) and (24) are obtained.

これらを解析的、あるいは数値計算で解くことによって、車輪の回転速度
や、車輪支持部の位置lを求めることができる。
By solving these analytically or numerically, the rotational speed of the wheels
Or, the position l of the wheel support portion can be obtained.

車輪を回転駆動する場合、各車輪について求めた車輪の回転速度を指令値として与えることによって、各車輪支持部の位置が従属して変化する。 When the wheels are rotationally driven, the position of each wheel support portion changes subordinately by giving the rotational speed of the wheel obtained for each wheel as a command value.

実施例2−3の具体的な構成例として、遊星機構を含む実施例2−3−1、実施例2−3−2、及び実施例2−3−3を説明する。 As a specific configuration example of Example 2-3, Examples 2-3-1 including a planetary mechanism, Example 2-3-2, and Example 2-3-3 will be described.

<実施例2−3−1> 図45は、実施例2−3−1の移動装置30の構成を概念的に示す略図である。図45に示すように、移動装置30は、遊星機構31の遊星部材34に、車輪12、車輪支持部14、及び案内部16が設けられている。 <Example 2-3-1> FIG. 45 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the mobile device 30 of the embodiment 2-3-1. As shown in FIG. 45, in the moving device 30, the planet member 34 of the planetary mechanism 31 is provided with a wheel 12, a wheel support portion 14, and a guide portion 16.

遊星機構31は、内部材32と外部材36との間に4つの遊星部材34が配置されている。遊星部材34は、内部材32のまわりを、自転しながら公転する。遊星機構31は、遊星部材34の外周面34sが、内部材32の外周面32sと外部材36の内周面36sとに対して滑ることなく接触する摩擦車や、遊星部材34の外周面34sに形成された歯車と、内部材32の外周面32sと外部材36の内周面36sとに形成された歯車とが噛み合う歯車機構などである。 In the planetary mechanism 31, four planetary members 34 are arranged between the inner member 32 and the outer member 36. The planetary member 34 revolves around the inner member 32 while rotating. The planetary mechanism 31 includes a friction wheel in which the outer peripheral surface 34s of the planetary member 34 comes into contact with the outer peripheral surface 32s of the inner member 32 and the inner peripheral surface 36s of the outer member 36 without slipping, or the outer peripheral surface 34s of the planetary member 34. A gear mechanism in which the gears formed on the inner member 32 and the gears formed on the outer peripheral surface 32s of the inner member 32 and the inner peripheral surface 36s of the outer member 36 mesh with each other.

それぞれの遊星部材34には、車輪支持部14を所定経路上を移動自在に案内する案内部16が固定され、車輪支持部14に回転自在に支持されている車輪12が接地面2に接地するように構成されている。例えば、車輪支持部14が移動する所定経路は、直線状であり、車輪支持部14は、車輪支持部14が移動する所定経路が遊星部材34の自転中心軸と直交するように、遊星部材34に設けられている。車輪支持部14に支持されている車輪12の進行方向は、車輪支持部14が移動する直線状の所定経路に対して垂直でも斜めでも構わない。 A guide portion 16 that movably guides the wheel support portion 14 on a predetermined path is fixed to each planet member 34, and the wheel 12 rotatably supported by the wheel support portion 14 touches the ground contact surface 2. It is configured as follows. For example, the predetermined path through which the wheel support portion 14 moves is linear, and the wheel support portion 14 has the planetary member 34 so that the predetermined path through which the wheel support portion 14 moves is orthogonal to the rotation center axis of the planetary member 34. It is provided in. The traveling direction of the wheel 12 supported by the wheel support portion 14 may be perpendicular or oblique to a linear predetermined path in which the wheel support portion 14 moves.

移動装置30は、車輪12の回転駆動を適宜に制御することによって、任意の方向に移動させることが可能である。移動装置30が移動するときに、接地面2に対する内部材32又は外部材36の回転を禁止すれば、内部材32又は外部材36は、接地面2に沿って並進移動する。 The moving device 30 can be moved in an arbitrary direction by appropriately controlling the rotational drive of the wheels 12. If the rotation of the inner member 32 or the outer member 36 with respect to the contact patch 2 is prohibited when the moving device 30 moves, the inner member 32 or the outer member 36 moves in translation along the contact patch 2.

遊星部材34の回転に伴い、内部材32に対する案内部16の角度と距離の両方が変化するので、内部材32は、案内部16に対する相対位置が可変である基礎部32である。 Since both the angle and the distance of the guide portion 16 with respect to the inner member 32 change with the rotation of the planetary member 34, the inner member 32 is a base portion 32 whose relative position with respect to the guide portion 16 is variable.

基礎部32を任意の方向に並進移動させる場合、遊星部材34だけを回転させればよく、基礎部32を回転させ続ける必要がなり、基礎部32の回転角速度は任意の値を取れるので、基礎部32に並進運動と回転運動を合わせた平面3自由度の運動をさせることができる。なお、基礎部32に平面3自由度の任意の運動をさせるときは、基礎部32と案内部16との相対位置が可変になり、自由度が1増えるので、能動的に回転させる車輪12は4つ以上必要であり、この場合、遊星部材34は4つ以上必要となる。 When the base portion 32 is to be translated in an arbitrary direction, only the planetary member 34 needs to be rotated, the foundation portion 32 needs to be continuously rotated, and the rotation angular velocity of the foundation portion 32 can take an arbitrary value. The portion 32 can be made to move with three degrees of freedom in a plane, which is a combination of translational motion and rotational motion. When the foundation portion 32 is made to perform an arbitrary movement with three degrees of freedom in a plane, the relative position between the foundation portion 32 and the guide portion 16 becomes variable and the degree of freedom is increased by 1, so that the wheel 12 to be actively rotated is Four or more are required, and in this case, four or more planetary members 34 are required.

移動装置30の運動について、さらに説明する。 The movement of the moving device 30 will be further described.

図46はパラメータの説明図である。図46に示すように、接地面2に固定されたx−y座標系を定義し、一組の車輪12、車輪支持部14及び案内部16に注目し、内部材32(基礎部32)の中心点の座標を(x,y)、案内部16によって車輪支持部14が案内される方向と基礎部32の基準方向Xとのなす角をα、基礎部32の基準方向Xの角度をθ、車輪12の回転中心線12xと、案内部16によって車輪支持部14が案内される方向とがなす角をβ、内部材32の中心点と遊星部材34の中心点とを結んだ線分と基礎部32の基準方向Xとのなす角をΨとする。内部材32の半径をr、遊星部材34の半径をr、外部材36の内周面である円筒の半径をrとする。 FIG. 46 is an explanatory diagram of parameters. As shown in FIG. 46, an xy coordinate system fixed to the ground plane 2 is defined, and attention is paid to a set of wheels 12, a wheel support portion 14 and a guide portion 16, and an inner member 32 (base portion 32) is used. The coordinates of the center point are (x, y), the angle formed by the direction in which the wheel support portion 14 is guided by the guide portion 16 and the reference direction X R of the foundation portion 32 is α, and the angle of the reference direction X R of the foundation portion 32. Θ, the angle formed by the rotation center line 12x of the wheel 12 and the direction in which the wheel support portion 14 is guided by the guide portion 16 is β, and the line connecting the center point of the inner member 32 and the center point of the planetary member 34. Let Ψ be the angle formed by the minute and the reference direction X R of the base portion 32. Let the radius of the inner member 32 be r 1 , the radius of the planet member 34 be r 2 , and the radius of the cylinder which is the inner peripheral surface of the outer member 36 be r 3 .

案内部16によって車輪支持部が案内されて移動するときの車輪の接地点の軌跡が遊星部材34の中心を通るように、案内部16が遊星部材34に設けられており、車輪支持部14と遊星部材34の中心との間の距離をlとする。 The guide portion 16 is provided on the planet member 34 so that the locus of the ground contact point of the wheel when the wheel support portion is guided and moved by the guide portion 16 passes through the center of the planet member 34, and the wheel support portion 14 and the wheel support portion 14 are provided. Let l be the distance from the center of the planetary member 34.

このとき、運動学方程式は次の式(25)及び(26)のようになる。
At this time, the kinematic equation becomes as follows in equations (25) and (26).

内部材32と遊星部材34の接触又は噛み合いにより、α=π−Ψ(r+r)/r の関係があるので、これを式(25)及び(26)に代入して解くことにより、車輪12の角速度
や、車輪支持部34の位置を示すlを求めることができる。
There is a relationship of α = π-Ψ (r 1 + r 2 ) / r 2 due to the contact or meshing of the inner member 32 and the planetary member 34, so by substituting this into equations (25) and (26) and solving it. , Angular velocity of wheel 12
Or, l indicating the position of the wheel support portion 34 can be obtained.

以上のように、基礎部32に対する遊星部材34の回転角Ψが変化し、案内部16が基礎部32と独立して回転することで、基礎部32は平面3自由度の運動をすることができる。 As described above, the rotation angle Ψ of the planetary member 34 with respect to the foundation portion 32 changes, and the guide portion 16 rotates independently of the foundation portion 32, so that the foundation portion 32 can move with three degrees of freedom in the plane. it can.

<実施例2−3−2> 図47は、実施例2−3−2の移動装置30aの構成を示す略図である。図47に示すように、移動装置30aは、遊星機構31aの遊星部材34に加え、遊星機構31aの内部材32にも、案内部16が設けられている。 <Example 2-3-2> FIG. 47 is a schematic diagram showing the configuration of the moving device 30a of the second embodiment 2-3-2. As shown in FIG. 47, the moving device 30a is provided with a guide portion 16 not only on the planetary member 34 of the planetary mechanism 31a but also on the inner member 32 of the planetary mechanism 31a.

内部材32に案内部16を取り付けると,内部材32には平面3自由度の任意の運動をさせることはできず、外部材36にのみ平面3自由度の任意の運動をさせることができる。 When the guide portion 16 is attached to the inner member 32, the inner member 32 cannot be made to make an arbitrary movement with three degrees of freedom in a plane, and only the outer member 36 can be made to make an arbitrary movement with three degrees of freedom in a plane.

<実施例2−3−3> 図48は、実施例2−3−3の移動装置30bの構成を示す略図である。 <Example 2-3-3> FIG. 48 is a schematic diagram showing the configuration of the mobile device 30b of the second embodiment 2-3-3.

図48に示すように、移動装置30bの遊星機構31bは、外部材36(図45、図47参照)の代わりに、遊星部材34を回転自在に支持するキャリア部材38を備えている。遊星部材34には、車輪支持部14を所定経路上を移動自在に案内する案内部16が固定され、車輪支持部14に支持されている車輪12が接地するように構成されている。 As shown in FIG. 48, the planetary mechanism 31b of the moving device 30b includes a carrier member 38 that rotatably supports the planetary member 34 instead of the outer member 36 (see FIGS. 45 and 47). A guide portion 16 that movably guides the wheel support portion 14 on a predetermined path is fixed to the planet member 34, and the wheel 12 supported by the wheel support portion 14 is configured to touch the ground.

移動装置30bは、それぞれの車輪12の回転駆動を適宜に制御することによって、任意の方向に移動させることが可能である。移動装置30bが移動するときに、キャリア部材38の回転を禁止すれば、キャリア部材38は並進移動する。 The moving device 30b can be moved in an arbitrary direction by appropriately controlling the rotational drive of each wheel 12. If the rotation of the carrier member 38 is prohibited when the moving device 30b moves, the carrier member 38 moves in translation.

<実施例2−3−4> 図49は、実施例2−3−4の移動装置30cの構成を示す略図である。 <Example 2-3-4> FIG. 49 is a schematic view showing the configuration of the moving device 30c of the second embodiment 2-3-4.

図49に示すように、移動装置30cの遊星機構31cは、中空円筒状の外部材36と、外部材36の内部に配置され、外部材36の中心線の周囲を、自転しながら公転する少なくとも4つの遊星部材34と、遊星部材34を回転自在に支持する1つのキャリア部材38とを含む。移動装置30cは、所定経路上を移動自在に車輪支持部14を案内する案内部16が遊星部材34に固定され、車輪支持部14に支持されている車輪12が接地するように構成されている。 As shown in FIG. 49, the planetary mechanism 31c of the moving device 30c is arranged inside the hollow cylindrical outer member 36 and the outer member 36, and at least revolves around the center line of the outer member 36 while rotating. It includes four planetary members 34 and one carrier member 38 that rotatably supports the planetary member 34. The moving device 30c is configured such that a guide portion 16 that guides the wheel support portion 14 so as to be movable on a predetermined path is fixed to the planetary member 34, and the wheel 12 supported by the wheel support portion 14 touches the ground. ..

移動装置30cは、それぞれの車輪12の回転駆動を適宜に制御することによって、任意の方向に移動させることが可能である。移動装置30cが移動するときに、キャリア部材38の回転を禁止すれば、キャリア部材38は並進移動する。 The moving device 30c can be moved in an arbitrary direction by appropriately controlling the rotational drive of each wheel 12. If the rotation of the carrier member 38 is prohibited when the moving device 30c moves, the carrier member 38 moves in translation.

<実施例2−4> すべての案内部に対する相対位置が可変である基礎部を備えない実施例2−4の移動装置50aについて説明する。 <Example 2-4> The moving device 50a of Example 2-4, which does not have a foundation portion whose relative position with respect to all the guide portions is variable, will be described.

図50は、実施例2−4の移動装置50aの構成を概念的に示す略図である。図50に示すように、移動装置50aは、案内部56a〜56c同士が、破線57a〜57cで示すように、対偶や機構で接続され、車輪52a〜52cの回転に伴って案内部56a〜56c同士の相対位置が変わるように構成されているが、すべての案内部56a〜56cに対する相対位置が可変である基礎部58(図36参照)を備えていない。 FIG. 50 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the moving device 50a of the second embodiment. As shown in FIG. 50, in the moving device 50a, the guide portions 56a to 56c are connected to each other by a kinematic pair or a mechanism as shown by the broken lines 57a to 57c, and the guide portions 56a to 56c are connected as the wheels 52a to 52c rotate. Although it is configured so that the relative positions of the guides change, the base portion 58 (see FIG. 36) whose relative positions relative to all the guide portions 56a to 56c is variable is not provided.

図51は、実施例2−4の移動装置の具体的な構成例を示す略図である。図51に示すように、移動装置50b,50cは、4組又は5組の車輪52、車輪支持部54、及び案内部56同士が、回転ジョイント57を介して四角形状又は五角形状に接続され、隣り合う案内部56同士の角度が変わるように構成されている。図51(a)に示す移動装置50bは、車輪52が回転すると、案内部56によって形成される矩形形状が変化する。図51(b)に示す移動装置50cは、車輪52が回転すると、案内部56によって形成される五角形形状が変化する。 FIG. 51 is a schematic diagram showing a specific configuration example of the mobile device of the second embodiment. As shown in FIG. 51, in the moving devices 50b and 50c, four or five sets of wheels 52, wheel support portions 54, and guide portions 56 are connected to each other in a quadrangular or pentagonal shape via a rotary joint 57. It is configured so that the angles of the adjacent guide portions 56 change. In the moving device 50b shown in FIG. 51 (a), when the wheel 52 rotates, the rectangular shape formed by the guide portion 56 changes. In the moving device 50c shown in FIG. 51 (b), when the wheel 52 rotates, the pentagonal shape formed by the guide portion 56 changes.

なお、案内部同士の相対位置が可変又は不変に統一されていない構成とすることも可能である。すなわち、案内部同士の組み合わせの一部について案内部同士の相対位置が可変であるが、他の組み合わせについては案内部同士の相対位置が不変であるように構成しても構わない。 It is also possible to have a configuration in which the relative positions of the guide portions are not variably or invariantly unified. That is, the relative positions of the guides may be variable for some of the combinations of the guides, but the relative positions of the guides may be unchanged for other combinations.

<実施例3> 実施例1又は実施例2の構成に、車輪支持部同士を繋ぎ合わせる第2の接続部をさらに備える実施例3について説明する。 <Example 3> A third embodiment will be described in which the configuration of the first or second embodiment is further provided with a second connecting portion for connecting the wheel support portions to each other.

<実施例3−1−1> 図52は、実施例1−1の移動装置10に、第2の接続部53a,53b,53cが追加された構成例を示す略図である。図52に示すように、3組の車輪12a〜12c、車輪支持部14a〜14c、及び案内部16a〜16cを備え、案内部12a〜12c同士の相対位置が不変であった実施例1−1の移動装置10に、少なくとも2つの車輪支持部14a,14b;14b,14c;14c,14aについて、1つの車輪支持部14a,14b,14cの所定経路上の位置(すなわち、1つの車輪支持部14a,14b,14cが案内される案内部12a,12b,12cに対する1つの車輪支持部14a,14b,14cの位置)が他の車輪支持部14b,14c,14aの所定経路上の位置(すなわち、他の車輪支持部14b,14c,14aが案内される案内部12b,12c,12aに対する他の車輪支持部14b,14c,14aの位置)の制約を受けて決まるように、車輪支持部14a,14b;14b,14c;14c,14a同士を繋ぎ合わせる1つ以上の第2の接続部53a,53b,53cが追加されている。例えば、第2の接続部53aは、2つの車輪支持部14a,14bについて、1つの車輪支持部14aの所定経路上の位置(すなわち、1つの車輪支持部14aが案内される案内部16aに対する1つの車輪支持部14aの位置)が他の車輪支持部14bの所定経路上の位置(すなわち、他の車輪支持部14bが案内される案内部16bに対する他の車輪支持部14aの位置)の制約を受けて決まるように、対偶や機構を介して、車輪支持部14a,14b同士を繋ぎ合わせる。 <Example 3-1-1> FIG. 52 is a schematic diagram showing a configuration example in which second connection portions 53a, 53b, and 53c are added to the mobile device 10 of Example 1-1. As shown in FIG. 52, the first embodiment includes three sets of wheels 12a to 12c, wheel support portions 14a to 14c, and guide portions 16a to 16c, and the relative positions of the guide portions 12a to 12c are unchanged. With respect to at least two wheel support portions 14a, 14b; 14b, 14c; 14c, 14a, one wheel support portion 14a, 14b, 14c is positioned on a predetermined path (that is, one wheel support portion 14a). , 14b, 14c is guided by one wheel support portion 14a, 14b, 14c with respect to the guide portion 12a, 12b, 12c) at a position on a predetermined path of the other wheel support portions 14b, 14c, 14a (that is, another Wheel support portions 14a, 14b; so as to be determined by the restrictions of the other wheel support portions 14b, 14c, 14a with respect to the guide portions 12b, 12c, 12a to which the wheel support portions 14b, 14c, 14a are guided. 14b, 14c; One or more second connecting portions 53a, 53b, 53c that connect the 14c, 14a to each other are added. For example, the second connecting portion 53a is a position on a predetermined path of one wheel supporting portion 14a with respect to the two wheel supporting portions 14a and 14b (that is, one with respect to the guide portion 16a to which the one wheel supporting portion 14a is guided. The position of one wheel support 14a) constrains the position of the other wheel support 14b on a predetermined path (that is, the position of the other wheel support 14a with respect to the guide 16b to which the other wheel support 14b is guided). The wheel support portions 14a and 14b are connected to each other via a kinematic pair or a mechanism so as to receive and determine.

図53は、第2の接続部26の具体的な構成例を示す略図である。図53に示すように、第2の接続部26として、車輪支持部14a〜14cと基礎部18との間の距離の和を一定にする連動装置26を備える。連動装置26は、案内部16a〜16cに沿って配置された流路26u〜26wの一方端が互いに接続され、流路26u〜26wの他方端が車輪支持部14a〜14cに接続された油圧回路を含む。 FIG. 53 is a schematic diagram showing a specific configuration example of the second connecting portion 26. As shown in FIG. 53, as the second connecting portion 26, an interlocking device 26 for making the sum of the distances between the wheel supporting portions 14a to 14c and the base portion 18 constant is provided. The interlocking device 26 is a hydraulic circuit in which one end of the flow paths 26u to 26w arranged along the guide portions 16a to 16c is connected to each other and the other end of the flow paths 26u to 26w is connected to the wheel support portions 14a to 14c. including.

第2の接続部26を追加すると、3つの車輪支持部14a〜14cのうち、2つの位置が決まると他の1つの位置が制約を受けて決まるので、3つの車輪支持部14a〜14cのうちの2つのみについて車輪を回転駆動しても、移動装置の移動を制御することができる。したがって、車輪駆動部を簡素化することができる。 When the second connecting portion 26 is added, of the three wheel support portions 14a to 14c, when two positions are determined, the other one position is constrained and determined. Therefore, of the three wheel support portions 14a to 14c. The movement of the moving device can be controlled even if the wheels are rotationally driven for only two of the above. Therefore, the wheel drive unit can be simplified.

図54は、他の第2の接続部28の具体的な構成例を示す略図である。図54に示すように、第2の接続部28として、車輪支持部14a〜14cに接続され、車輪支持部14a〜14cと基礎部18との間の距離La〜Lcの和を一定にする連動装置28を備える。連動装置28は、車輪支持部14a〜14cに回転自在に支持されたプーリー28u〜28wに巻き掛けられたチェーンやタイミングベルトなどの1本の無端ベルト28mを、プーリー28i〜28kを用いて、案内部16a〜16cに沿って循環させる。 FIG. 54 is a schematic diagram showing a specific configuration example of the other second connection portion 28. As shown in FIG. 54, the second connecting portion 28 is connected to the wheel supporting portions 14a to 14c, and is interlocked to keep the sum of the distances La to Lc between the wheel supporting portions 14a to 14c and the base portion 18 constant. The device 28 is provided. The interlocking device 28 guides one endless belt 28m such as a chain or a timing belt wound around pulleys 28u to 28w rotatably supported by wheel support portions 14a to 14c by using pulleys 28i to 28k. It is circulated along the portions 16a to 16c.

第2の接続部28を追加すると、3つの車輪支持部14a〜14cのうち、2つの位置が決まると他の1つの位置が制約を受けて決まるので、3つの車輪支持部14a〜14cのうちの2つのみについて車輪を回転駆動しても、移動装置の移動を制御することができる。したがって、車輪駆動部を簡素化することができる。 When the second connecting portion 28 is added, of the three wheel support portions 14a to 14c, when two positions are determined, the other one position is constrained and determined. Therefore, of the three wheel support portions 14a to 14c. The movement of the moving device can be controlled even if the wheels are rotationally driven for only two of the above. Therefore, the wheel drive unit can be simplified.

<実施例3−1−2> 図55は、実施例1−2の移動装置10aに、第2の接続部53a,53b,53cが追加された構成例を示す略図である。図55に示すように、案内部16a〜16c同士の相対位置が不変であった実施例1−2の移動装置10aに、少なくとも2つの車輪支持部14a,14b;14b,14c;14c,14aについて、1つの車輪支持部14a,14b,14cの所定経路上の位置が他の車輪支持部14b,14c,14aの所定経路上の位置の制約を受けて決まるように、車輪支持部14a,14b;14b,14c;14c,14a同士を繋ぎ合わせる1つ以上の第2の接続部53a,53b,53cが追加されている。 <Example 3-1-2> FIG. 55 is a schematic diagram showing a configuration example in which second connection portions 53a, 53b, and 53c are added to the mobile device 10a of Example 1-2. As shown in FIG. 55, at least two wheel support portions 14a, 14b; 14b, 14c; 14c, 14a are attached to the moving device 10a of Example 1-2 in which the relative positions of the guide portions 16a to 16c are unchanged. Wheel supports 14a, 14b; so that the position of one wheel support 14a, 14b, 14c on a predetermined path is determined by being constrained by the position of the other wheel support 14b, 14c, 14a on a predetermined path; 14b, 14c; One or more second connecting portions 53a, 53b, 53c that connect the 14c, 14a to each other are added.

<実施例3−1−3> 図56は、実施例1−3の移動装置10bに、第2の接続部53a,53b,53cが追加された構成例を示す略図である。図56に示すように、案内部16i〜16k同士の相対位置が不変であった実施例1−3の移動装置10bに、少なくとも2つの車輪支持部14i,14j;14j,14k;14k,14iについて、1つの車輪支持部14i,14j,14kの所定経路上の位置が他の車輪支持部14j,14k,14iの所定経路上の位置の制約を受けて決まるように、車輪支持部14i,14j;14j,14k;14k,14i同士を繋ぎ合わせる1つ以上の第2の接続部53a,53b,53cが追加されている。 <Example 3-1-3> FIG. 56 is a schematic diagram showing a configuration example in which the second connection portions 53a, 53b, and 53c are added to the mobile device 10b of the third embodiment. As shown in FIG. 56, at least two wheel support portions 14i, 14j; 14j, 14k; 14k, 14i are attached to the moving device 10b of the third embodiment in which the relative positions of the guide portions 16i to 16k are unchanged. Wheel support portions 14i, 14j; so that the position of one wheel support portion 14i, 14j, 14k on a predetermined path is determined by being restricted by the position of the other wheel support portions 14j, 14k, 14i on a predetermined path. 14j, 14k; One or more second connecting portions 53a, 53b, 53c for connecting 14k, 14i to each other are added.

<実施例3−1−4> 図57は、実施例1−4の移動装置10cに、第2の接続部53a,53b,53cが追加された構成例を示す略図である。図57に示すように、案内部14u〜14wの第2の部材16n同士の相対位置が不変であった実施例1−4の移動装置10cに、少なくとも2つの車輪支持部14u,14v;14v,14w;14w,14uについて、1つの車輪支持部14u,14v,14wの所定経路上の位置が他の車輪支持部14v,14w,14uの所定経路上の位置の制約を受けて決まるように、車輪支持部14u,14v;14v,14w;14w,14u同士を繋ぎ合わせる1つ以上の第2の接続部53a,53b,53cが追加されている。 <Example 3-1-4> FIG. 57 is a schematic diagram showing a configuration example in which second connection portions 53a, 53b, and 53c are added to the mobile device 10c of the first embodiment. As shown in FIG. 57, at least two wheel support portions 14u, 14v; 14v, are attached to the moving device 10c of Example 1-4 in which the relative positions of the second members 16n of the guide portions 14u to 14w are unchanged. For 14w; 14w, 14u, the wheels so that the position of one wheel support portion 14u, 14v, 14w on the predetermined path is constrained by the position of the other wheel support portions 14v, 14w, 14u on the predetermined path. One or more second connecting portions 53a, 53b, 53c that connect the support portions 14u, 14v; 14v, 14w; 14w, 14u to each other are added.

<実施例3−2−1> 図58は、実施例2−1の移動装置50に、第2の接続部53が追加された構成例を示す略図である。図58に示すように、複数組の車輪52a〜52c、車輪支持部54a〜54c、及び案内部56a〜56cを備え、案内部56a〜56c同士の相対位置が可変である実施例2−1の構成に、少なくとも2つの車輪支持部54a,54bについて、1つの車輪支持部54aの所定経路上の位置(すなわち、1つの車輪支持部54aが案内される案内部56aに対する1つの車輪支持部54aの位置)が他の車輪支持部54bの所定経路上の位置(すなわち、他の車輪支持部54bが案内される案内部56bに対する他の車輪支持部54bの位置)の制約を受けて決まるように、車輪支持部56a,56b同士を繋ぎ合わせる第2の接続部53が追加されている <Example 3-2-1> FIG. 58 is a schematic view showing a configuration example in which a second connecting portion 53 is added to the mobile device 50 of the 2-1 embodiment. As shown in FIG. 58, the second embodiment 2-1 includes a plurality of sets of wheels 52a to 52c, wheel support portions 54a to 54c, and guide portions 56a to 56c, and the relative positions of the guide portions 56a to 56c are variable. In the configuration, for at least two wheel support portions 54a, 54b, one wheel support portion 54a with respect to a position on a predetermined path of one wheel support portion 54a (that is, one wheel support portion 54a is guided to the guide portion 56a). The position) is constrained by the position of the other wheel support 54b on the predetermined path (that is, the position of the other wheel support 54b with respect to the guide 56b to which the other wheel support 54b is guided). A second connecting portion 53 that connects the wheel supporting portions 56a and 56b to each other has been added.

<実施例3−2−2> 図59は、実施例2−2の移動装置50sに、第2の接続部53sが追加された構成例を示す略図である。図59に示すように、複数組の車輪52s、車輪支持部54s、及び案内部56sを備え、車輪支持部54s同士の相対位置が可変である実施例2−2の移動装置50sに、少なくとも2つの車輪支持部54sについて、1つの車輪支持部54sの所定経路上の位置が他の車輪支持部54sの所定経路上の位置の制約を受けて決まるように、車輪支持部56s同士を繋ぎ合わせる第2の接続部53sが追加されている。 <Example 3-2-2> FIG. 59 is a schematic view showing a configuration example in which a second connecting portion 53s is added to the moving device 50s of the second embodiment. As shown in FIG. 59, at least 2 are provided in the moving device 50s of the second embodiment, which includes a plurality of sets of wheels 52s, a wheel support portion 54s, and a guide portion 56s, and the relative positions of the wheel support portions 54s are variable. With respect to one wheel support portion 54s, the wheel support portions 56s are connected to each other so that the position of one wheel support portion 54s on a predetermined path is determined by being restricted by the position of the other wheel support portion 54s on the predetermined path. The connection portion 53s of 2 is added.

<実施例3−2−3> 図60は、遊星機構31を含む実施例2−3−1の移動装置30に、第2の接続部53tが追加された構成例を示す略図である。図60に示すように、複数組の車輪12、車輪支持部14、及び案内部16を備え、車輪支持部14同士の相対位置が可変である実施例2−3−1の移動装置30に、少なくとも2つの車輪支持部14について、1つの車輪支持部14の所定経路上の位置が他の車輪支持部14の所定経路上の位置の制約を受けて決まるように、車輪支持部14同士を繋ぎ合わせる第2の接続部53tが追加されている。 <Example 3-2-3> FIG. 60 is a schematic view showing a configuration example in which a second connecting portion 53t is added to the moving device 30 of the embodiment 2-3-1 including the planetary mechanism 31. As shown in FIG. 60, the moving device 30 of the embodiment 2-3-1 is provided with a plurality of sets of wheels 12, a wheel support portion 14, and a guide portion 16, and the relative positions of the wheel support portions 14 are variable. For at least two wheel support portions 14, the wheel support portions 14 are connected to each other so that the position of one wheel support portion 14 on the predetermined path is determined by being restricted by the position of the other wheel support portion 14 on the predetermined path. A second connecting portion 53t to be matched is added.

<実施例4> 2組の車輪、車輪支持部、及び案内部を備える実施例4について説明する。 <Example 4> Example 4 including two sets of wheels, a wheel support portion, and a guide portion will be described.

<実施例4−1> 図61は、実施例4の移動装置10u,10vの構成を示す略図である。図61に示すように、移動装置10u,10vは、2組の車輪12a,12b、車輪支持部14a,14b、及び案内部16a,16bと、基礎部18とを備える。案内部16a,16bは、案内部16a,16b同士の相対位置が不変であるように、基礎部18を介して互いに接続されている。 <Example 4-1> FIG. 61 is a schematic diagram showing the configuration of the mobile devices 10u and 10v of the fourth embodiment. As shown in FIG. 61, the moving devices 10u and 10v include two sets of wheels 12a and 12b, wheel support portions 14a and 14b, guide portions 16a and 16b, and a foundation portion 18. The guide portions 16a and 16b are connected to each other via the foundation portion 18 so that the relative positions of the guide portions 16a and 16b do not change.

車輪12a,12bは、例えば図3(a)のように構成された第1の駆動部81によって回転駆動される。少なくとも一方の組において、車輪支持部14aは、第2の駆動部によって、矢印15で示す方向に案内部16aに沿って動かされ、基礎部18までの距離が変わる。 The wheels 12a and 12b are rotationally driven by a first driving unit 81 configured as shown in FIG. 3A, for example. In at least one set, the wheel support portion 14a is moved along the guide portion 16a in the direction indicated by the arrow 15 by the second drive portion, and the distance to the base portion 18 is changed.

図62は、第2の駆動部82の構成例を示す部分断面斜視図である。図62に示すように、レール86に沿って摺動自在である角筒状のスライダ88に不図示のモータが搭載され、モータの出力軸83にローラ84が取り付けられている。第2の駆動部82は、ローラ84がレール86の上面86sに接し、ローラ84が回転しながらレール86の上面86sを移動することによって、スライダ88がレール86に沿って移動するように構成されている。レール86は案内部であり、スライダ88に、車輪12を支持する車輪支持部が固定される。 FIG. 62 is a partial cross-sectional perspective view showing a configuration example of the second drive unit 82. As shown in FIG. 62, a motor (not shown) is mounted on a square tubular slider 88 that is slidable along a rail 86, and a roller 84 is attached to an output shaft 83 of the motor. The second drive unit 82 is configured such that the slider 88 moves along the rail 86 by the roller 84 in contact with the upper surface 86s of the rail 86 and the roller 84 moving on the upper surface 86s of the rail 86 while rotating. ing. The rail 86 is a guide portion, and a wheel support portion that supports the wheel 12 is fixed to the slider 88.

レール86の上面86sにラックを形成し、ローラ84の代わりにピニオンを取り付け、ラックアンドピニオンで第2の駆動部を構成してもよい。送りねじ、リニアモータなどを用いて、第2の駆動部を構成してもよい。 A rack may be formed on the upper surface 86s of the rail 86, a pinion may be attached instead of the roller 84, and the rack and pinion may form a second drive unit. A feed screw, a linear motor, or the like may be used to form the second drive unit.

第2の駆動部が必要な理由を、以下に説明する。図61に示すように、車輪12a,12bが向きを変えるときの中心点をA,B、案内部16a,16bによって車輪支持部14a,14bが案内される所定経路の交点をMとする。 The reason why the second drive unit is necessary will be described below. As shown in FIG. 61, the center points when the wheels 12a and 12b change their directions are A and B, and the intersection of the predetermined paths where the wheel support portions 14a and 14b are guided by the guide portions 16a and 16b is M.

図61(a)のように、点A,M,Bが一直線上に並ばない場合、∠AMBの角度は一定であるので、点Mは、点A,Bを両端とする円弧上に位置する。車輪12a,12bの向きは変わり得る。そのため、点A,Bの位置、すなわち車輪12a,12bの位置が決まっただけでは、点Mの位置、すなわち基礎部18の位置は、一意に決まらない。この場合、第2の駆動部によって線分AM,BMのいずれか一方の長さが決まれば、点Mの位置が一意に決まる。 When points A, M, and B are not aligned in a straight line as shown in FIG. 61A, the angle of ∠AMB is constant, so that point M is located on an arc having points A and B at both ends. .. The directions of the wheels 12a and 12b can change. Therefore, the position of the point M, that is, the position of the base portion 18, is not uniquely determined only by determining the positions of the points A and B, that is, the positions of the wheels 12a and 12b. In this case, if the length of either one of the line segments AM and BM is determined by the second drive unit, the position of the point M is uniquely determined.

図61(b)のように点A,M,Bが一直線上に並んだ場合も、点A,Bの位置、すなわち車輪12a,12bの位置が決まり、さらに、第2の駆動部によって線分AM又はBMの長さが決まれば、点Mの位置が一意に決まる。 Even when the points A, M, and B are aligned in a straight line as shown in FIG. 61B, the positions of the points A and B, that is, the positions of the wheels 12a and 12b are determined, and the line segment is further determined by the second drive unit. Once the length of AM or BM is determined, the position of the point M is uniquely determined.

図63及び図64は、移動装置10u,10vの動きを示す平面図である。移動装置10u,10vの基礎部18が回転しながら、接地面上の仮想基準線4に垂直な方向(図において右方向)に移動する様子を、仮想基準線4の方向に順次、位置をずらして図示している。この場合、車輪支持部14a,14bが案内部16a,16bに沿って往復移動を繰り返すように、2つの車輪12a,12bを回転駆動し、かつ、1つの車輪支持部14a又は14bを案内部16a又は16bに対して動かして能動的に移動させる。 63 and 64 are plan views showing the movements of the moving devices 10u and 10v. The state in which the base portion 18 of the moving devices 10u and 10v moves in the direction perpendicular to the virtual reference line 4 on the ground plane (to the right in the figure) while rotating is sequentially shifted in the direction of the virtual reference line 4. Is illustrated. In this case, the two wheels 12a and 12b are rotationally driven so that the wheel support portions 14a and 14b repeatedly move back and forth along the guide portions 16a and 16b, and one wheel support portion 14a or 14b is driven by the guide portion 16a. Or move it with respect to 16b to actively move it.

図63及び図64から分かるように、車輪支持部14a,14bが基礎部18よりも進行方向前方にあるとき、車輪支持部14a,14bと基礎部18との間の距離は減少する。車輪支持部14a,14bが基礎部18よりも進行方向後方にあるとき、車輪支持部14a,14bと基礎部18との間の距離は増加する。このような車輪支持部14a,14bの動きは、実施例1−1と同様である。 As can be seen from FIGS. 63 and 64, when the wheel support portions 14a and 14b are ahead of the base portion 18 in the traveling direction, the distance between the wheel support portions 14a and 14b and the base portion 18 is reduced. When the wheel support portions 14a and 14b are behind the base portion 18 in the traveling direction, the distance between the wheel support portions 14a and 14b and the base portion 18 increases. The movements of the wheel support portions 14a and 14b are the same as those in the first embodiment.

車輪12a,12b及び車輪支持部14a,14bの移動速度は、実施例1−1と同様に変化する。すなわち、案内部16a,16bの先端側(基礎部18とは反対側)が案内部16a,16bの基端側(基礎部18側)よりも移動装置10u,10vの移動方向の前側(図63、図64において右側)に位置しているとき、この案内部16a,16bで案内される車輪支持部14a,14bが支持している車輪12a,12bの移動速度は、移動装置10u,10vの移動に伴って次第に小さくなる。案内部16a,16bの先端側が案内部16a,16bの基端側よりも移動装置10u,10vの移動方向の後側(図63、図64において左側)に位置しているとき、この案内部16a,16bで案内される車輪支持部14a,14bが支持している車輪12a,12bの移動速度は、移動装置10u,10vの移動に伴って次第に大きくなる。 The moving speeds of the wheels 12a and 12b and the wheel support portions 14a and 14b change in the same manner as in Example 1-1. That is, the tip side of the guide portions 16a and 16b (the side opposite to the foundation portion 18) is the front side of the moving devices 10u and 10v in the moving direction from the base end side (base portion 18 side) of the guide portions 16a and 16b (FIG. 63). , Right side in FIG. 64), the moving speed of the wheels 12a, 12b supported by the wheel supporting parts 14a, 14b guided by the guide parts 16a, 16b is the movement of the moving devices 10u, 10v. It gradually becomes smaller with. When the tip end side of the guide portions 16a and 16b is located on the rear side (left side in FIGS. 63 and 64) of the moving devices 10u and 10v from the base end side of the guide portions 16a and 16b, the guide portion 16a , 16b The moving speeds of the wheels 12a and 12b supported by the wheel supporting portions 14a and 14b gradually increase as the moving devices 10u and 10v move.

つまり、実施例4−1の移動装置10u,10vは、実施例1−1の移動装置10から1組の車輪12c、車輪支持部14c、及び案内部16cを取り除いたものに対応し、実施例1−1の移動装置10と同じ原理で動く。 That is, the moving devices 10u and 10v of the embodiment 4-1 correspond to the moving devices 10 of the embodiment 1-1 in which a set of wheels 12c, a wheel support portion 14c, and a guide portion 16c are removed. It operates on the same principle as the moving device 10 of 1-1.

車輪12a,12bを回転駆動する速度や、車輪支持部14a又は14bを動かす速度は、実施例1と同様に、運動学方程式から求めることができる。 The speed at which the wheels 12a and 12b are rotationally driven and the speed at which the wheel support portion 14a or 14b is moved can be obtained from the kinematic equation as in the first embodiment.

例えば,図61(a)のように基礎部18と案内部16a,16bが同一直線上にないとき、上述した式(3)及び(4)の運動学方程式から、駆動部の速度を求めることができる。図61(b)のように基礎部と案内部が同一直線上にあるときも、上述した式(3)及び(4)から駆動部の速度を求めることができる。 For example, when the foundation portion 18 and the guide portions 16a and 16b are not on the same straight line as shown in FIG. 61A, the speed of the driving portion is obtained from the kinematic equations of the above equations (3) and (4). Can be done. Even when the foundation portion and the guide portion are on the same straight line as shown in FIG. 61 (b), the speed of the drive portion can be obtained from the above equations (3) and (4).

移動装置10u,10vは、通常は、基礎部18が回転しながら移動するが、図61(b)のように2つの車輪12a,12bの進行方向が互いに平行である移動装置10vは、2つの車輪12a,12bの進行方向には、基礎部18を回転させなくとも無限に進み続けることができる。 Normally, the moving devices 10u and 10v move while the base portion 18 rotates, but as shown in FIG. 61B, the moving devices 10v in which the traveling directions of the two wheels 12a and 12b are parallel to each other are two. The wheels 12a and 12b can continue to travel infinitely in the traveling direction without rotating the base portion 18.

図65及び図66に示すように、基礎部18と案内部14a,14bとが同一直線上にある移動装置10vは、矢印88rで示すように揺動しながら、矢印88xで示す一方向に移動することも可能である。図65及び図66は、移動装置10vの動きを、仮想基準線4の方向に順次、位置をずらして図示している。この場合も、車輪支持部14a,14bが案内部16a,16bに沿って往復移動を繰り返すように、2つの車輪12a,12bを回転駆動し、かつ、1つの車輪支持部14a又は14bを案内部16a又は16bに対して動かして能動的に移動させる。 As shown in FIGS. 65 and 66, the moving device 10v in which the base portion 18 and the guide portions 14a and 14b are on the same straight line moves in one direction indicated by the arrow 88x while swinging as shown by the arrow 88r. It is also possible to do. 65 and 66 show the movement of the mobile device 10v by sequentially shifting the position in the direction of the virtual reference line 4. Also in this case, the two wheels 12a and 12b are rotationally driven so that the wheel support portions 14a and 14b repeatedly move reciprocating along the guide portions 16a and 16b, and one wheel support portion 14a or 14b is guided by the guide portion. Move with respect to 16a or 16b to actively move.

図65に示すように、移動装置10vが揺動しながら一方向(図65において右方向)に移動するとき、一方の案内部16aは、仮想基準線4と平行な中立位置から、移動装置10vの進行方向後方に振れた後、仮想基準線4と平行な中立位置に戻る。このとき、一方の案内部16aによって案内される車輪支持部14aは、基礎部18から遠ざかり、車輪支持部14aと基礎部18との間の距離が大きくなる。次いで、図66に示すように、一方の案内部16aは、仮想基準線4と平行な中立位置から、移動装置10vの進行方向前方に振れた後、仮想基準線4と平行な中立位置に戻る。このとき、一方の案内部16aによって案内される車輪支持部14aは、基礎部18に近づき、車輪支持部14aと基礎部18との間の距離が小さくなる。 As shown in FIG. 65, when the moving device 10v moves in one direction (to the right in FIG. 65) while swinging, one of the guide portions 16a moves from the neutral position parallel to the virtual reference line 4 to the moving device 10v. After swinging backward in the direction of travel, it returns to the neutral position parallel to the virtual reference line 4. At this time, the wheel support portion 14a guided by one of the guide portions 16a moves away from the foundation portion 18, and the distance between the wheel support portion 14a and the foundation portion 18 increases. Next, as shown in FIG. 66, one of the guide portions 16a swings forward from the neutral position parallel to the virtual reference line 4 in the traveling direction of the moving device 10v, and then returns to the neutral position parallel to the virtual reference line 4. .. At this time, the wheel support portion 14a guided by one of the guide portions 16a approaches the base portion 18, and the distance between the wheel support portion 14a and the base portion 18 becomes smaller.

図65に示すように、他方の案内部16bは、仮想基準線4と平行な中立位置から、移動装置10vの進行方向前方に振れた後、仮想基準線4と平行な中立位置に戻る。このとき、他方の案内部16bによって案内される車輪支持部14bは、基礎部18に近づき、車輪支持部14bと基礎部18との間の距離が小さくなる。次いで、図66に示すように、他方の案内部16bは、仮想基準線4と平行な中立位置から、移動装置10vの進行方向後方に振れた後、仮想基準線4と平行な中立位置に戻る。このとき、他方の案内部16bによって案内される車輪支持部14bは、基礎部18から遠ざかり、車輪支持部14bと基礎部18との間の距離が大きくなる。 As shown in FIG. 65, the other guide portion 16b swings forward from the neutral position parallel to the virtual reference line 4 in the traveling direction of the moving device 10v, and then returns to the neutral position parallel to the virtual reference line 4. At this time, the wheel support portion 14b guided by the other guide portion 16b approaches the base portion 18, and the distance between the wheel support portion 14b and the base portion 18 becomes smaller. Next, as shown in FIG. 66, the other guide portion 16b swings backward from the neutral position parallel to the virtual reference line 4 in the traveling direction of the moving device 10v, and then returns to the neutral position parallel to the virtual reference line 4. .. At this time, the wheel support portion 14b guided by the other guide portion 16b moves away from the base portion 18, and the distance between the wheel support portion 14b and the base portion 18 increases.

<変形例1> 図67は移動装置50m,50nの略図である。図67に示すように、案内部16a,16bが交わらずに互いに離れていてもよい。この場合、図67(a)に示すように、案内部16a,16b同士が互いに平行でも、図67(b)に示すように、互いに非平行でも構わない。 <Modification Example 1> FIG. 67 is a schematic diagram of moving devices 50 m and 50 n. As shown in FIG. 67, the guide portions 16a and 16b may be separated from each other without intersecting each other. In this case, as shown in FIG. 67 (a), the guide portions 16a and 16b may be parallel to each other, or may be non-parallel to each other as shown in FIG. 67 (b).

<変形例2> 図68は移動装置の略図である。実施例4−1では、図61において矢印13a,13b,15で示すように、2つの車輪12a,12bの両方を回転駆動し、2つの車輪支持部14a,14bのうち一方14bのみを駆動する。これに対し、変形例2では、図68において矢印13b,15a,15bで示すように、2つの車輪12a,12bのうち一方のみ12bを回転駆動し、2つの車輪支持部14a,14bの両方を駆動する。 <Modification 2> FIG. 68 is a schematic view of a moving device. In Example 4-1 as shown by arrows 13a, 13b and 15 in FIG. 61, both of the two wheels 12a and 12b are rotationally driven, and only one of the two wheel support portions 14a and 14b is driven. .. On the other hand, in the second modification, as shown by arrows 13b, 15a, 15b in FIG. 68, only one of the two wheels 12a, 12b is rotationally driven to drive both the two wheel support portions 14a, 14b. Drive.

この場合、回転駆動しない車輪12aを支持する車輪支持部14aは、案内部16aに対する車輪支持部14aの移動が、図61のように車輪12aを回転した場合と同じになるように駆動し、車輪12bは図61の場合と同じように回転駆動し、この回転駆動する車輪12bを支持する車輪支持部14bは、案内部16bに対する車輪支持部14bの移動が、図61のように車輪12bを回転した場合と同じになるように駆動すると、各部は、図61の場合と同じ動きをする。 In this case, the wheel support portion 14a that supports the wheel 12a that is not rotationally driven is driven so that the movement of the wheel support portion 14a with respect to the guide portion 16a is the same as when the wheel 12a is rotated as shown in FIG. 12b is rotationally driven in the same manner as in FIG. 61, and the wheel support portion 14b that supports the rotationally driven wheel 12b is such that the movement of the wheel support portion 14b with respect to the guide portion 16b rotates the wheel 12b as shown in FIG. When driven so as to be the same as in the case of the above, each part moves in the same manner as in the case of FIG.

<変形例3> 2つの車輪12a,12bの回転と2つの車輪支持部14a,14bの移動の合計4箇所を駆動してもよい。この場合、追加した1箇所は、3箇所を駆動し追加した1箇所は駆動しない場合と同じ速度となるように駆動すれば、基礎部は、3箇所を駆動し追加した1箇所を駆動しない場合と同じ運動をする。 <Modification 3> The rotation of the two wheels 12a and 12b and the movement of the two wheel support portions 14a and 14b may be driven at a total of four locations. In this case, if the added 1 location is driven so that the speed is the same as when the added 1 location is driven and the added 1 location is not driven, the foundation portion drives the 3 locations and does not drive the added 1 location. Do the same exercise as.

<実施例5> 3組以上の車輪、車輪支持部、及び案内部を備える構成において、車輪支持部を動かす実施例5について説明する。 <Example 5> Example 5 in which the wheel support portion is moved in a configuration including three or more sets of wheels, a wheel support portion, and a guide portion will be described.

図69及び図70は移動装置の動きの説明図である。図69に示すように、前述した実施例1−2と同様に3つの案内部16a〜16cがΔ字状に結合され、●記号が付された2つの車輪支持部14a,14cに支持された車輪12a,12cが接地面上で停止しており、車輪12a,12cの向きは変わり得るが、車輪12a,12cの位置は変わらないとする。残り1つの車輪12bの動きに注目し、その車輪12bを回転駆動する場合と、その車輪12bを支持する車輪支持部14bが案内部16bに沿って移動するように、車輪支持部14bを駆動する場合と、を考える。 69 and 70 are explanatory views of the movement of the moving device. As shown in FIG. 69, the three guide portions 16a to 16c are connected in a Δ shape and supported by the two wheel support portions 14a and 14c marked with ● as in the above-described Example 1-2. It is assumed that the wheels 12a and 12c are stopped on the ground contact surface, and the directions of the wheels 12a and 12c can be changed, but the positions of the wheels 12a and 12c do not change. Paying attention to the movement of the remaining one wheel 12b, the wheel support portion 14b is driven so that the wheel support portion 14b that supports the wheel 12b moves along the guide portion 16b when the wheel 12b is rotationally driven. Think about the case.

図69(a−1)に示すように、注目する車輪12bを回転駆動すると、車輪12bは矢印13bで示した進行方向に、回転しながら移動する。同時に、この車輪12bを支持している車輪支持部14bが案内部16bに沿って移動し、案内部16bの一方端に近づく。このとき、三角形状に互いに結合されている案内部16a〜16cは車輪支持部14a,14cによって位置が拘束されるため、図69(a−2)に示すように、車輪12a〜12c、車輪支持部14a〜14c、及び案内部16a〜16c全体が回転する。 As shown in FIG. 69 (a-1), when the wheel 12b of interest is rotationally driven, the wheel 12b moves while rotating in the traveling direction indicated by the arrow 13b. At the same time, the wheel support portion 14b supporting the wheel 12b moves along the guide portion 16b and approaches one end of the guide portion 16b. At this time, since the positions of the guide portions 16a to 16c connected to each other in a triangular shape are constrained by the wheel support portions 14a and 14c, the wheels 12a to 12c and the wheel support are as shown in FIG. 69 (a-2). The entire portions 14a to 14c and the guide portions 16a to 16c rotate.

一方、図69(b−1)に示すように、車輪支持部14bが案内部16bに沿って移動するように車輪支持部14bを駆動すると、車輪支持部14bが支持する車輪12bは駆動力の反力を受ける。このとき、車輪12bは、車輪12bの回転中心線と平行な方向には移動できないが、車輪12bの回転中心線と垂直な方向には、回転しながら移動する。このとき、三角形状に互いに結合されている案内部16a〜16cは車輪支持部14a,14cによって位置が拘束されるため、図69(b−2)に示すように、図69(a−2)と同様に、車輪12a〜12c、車輪支持部14a〜14c、及び案内部16a〜16c全体が回転する。 On the other hand, as shown in FIG. 69 (b-1), when the wheel support portion 14b is driven so that the wheel support portion 14b moves along the guide portion 16b, the wheel 12b supported by the wheel support portion 14b has a driving force. Receive reaction force. At this time, the wheel 12b cannot move in a direction parallel to the rotation center line of the wheel 12b, but moves while rotating in a direction perpendicular to the rotation center line of the wheel 12b. At this time, since the positions of the guide portions 16a to 16c connected to each other in a triangular shape are constrained by the wheel support portions 14a and 14c, as shown in FIG. 69 (b-2), FIG. 69 (a-2) Similarly, the wheels 12a to 12c, the wheel support portions 14a to 14c, and the guide portions 16a to 16c as a whole rotate.

図69(a−3)及び図69(b−3)に示すように、これら2つの駆動法の移動前後の様子を重ねて比較すると、車輪支持部14bや基礎部18aは同じ動きをする。このように、車輪12bを回転駆動しても、車輪支持部14bを駆動しても、車輪12a〜12c、車輪支持部14a〜14c、及び案内部16a〜16c全体が同じ運動をする。 As shown in FIGS. 69 (a-3) and 69 (b-3), the wheel support portion 14b and the base portion 18a move in the same manner when the states before and after the movement of these two driving methods are overlapped and compared. In this way, regardless of whether the wheels 12b are rotationally driven or the wheel support portions 14b are driven, the wheels 12a to 12c, the wheel support portions 14a to 14c, and the guide portions 16a to 16c as a whole move in the same manner.

このように、車輪12bを回転駆動しても、車輪支持部14bを駆動しても、同じ運動を実現できる。すべての車輪12a〜12cが動く場合でも同じことが言える。さらに、3つの車輪12a〜12cのいずれについても、車輪12a〜12cを回転駆動しても、車輪支持部14a〜14cを駆動しても、車輪12a〜12c、車輪支持部14a〜14c、及び案内部16a〜16c全体の運動は変わらない。 In this way, the same motion can be realized regardless of whether the wheels 12b are rotationally driven or the wheel support portion 14b is driven. The same is true when all wheels 12a-12c move. Further, for any of the three wheels 12a to 12c, whether the wheels 12a to 12c are rotationally driven or the wheel support portions 14a to 14c are driven, the wheels 12a to 12c, the wheel support portions 14a to 14c, and the guide The movement of the entire parts 16a to 16c does not change.

この関係を図示すると図70のようになる。すなわち、図70(a)において矢印13a〜13cで示すように、車輪12a〜12cを回転駆動しても、図70(b)において矢印15a〜15cで示すように車輪支持部14a〜14cを駆動して、すなわち、案内部16a〜16cに対して車輪支持部14a〜14cを相対移動させても、車輪12a〜12c、車輪支持部14a〜14c、及び案内部16a〜16c全体の運動を代表する基礎部が同じ動きをするとき、各部12a〜12c;14a〜14c;16a〜16cも同じ動きをする。 This relationship is illustrated as shown in FIG. 70. That is, even if the wheels 12a to 12c are rotationally driven as shown by the arrows 13a to 13c in FIG. 70A, the wheel support portions 14a to 14c are driven as shown by the arrows 15a to 15c in FIG. 70B. That is, even if the wheel support portions 14a to 14c are relatively moved with respect to the guide portions 16a to 16c, the movement of the wheels 12a to 12c, the wheel support portions 14a to 14c, and the guide portions 16a to 16c as a whole is represented. When the base portion makes the same movement, each portion 12a to 12c; 14a to 14c; 16a to 16c also makes the same movement.

つまり、3組の車輪12a〜12c、車輪支持部14a〜14c、案内部16a〜16cのそれぞれの組12a,14a,16a;12b,14b,16b;12c,14c,16cにおいて、車輪12a〜12cの回転駆動の代わりに、車輪支持部14a〜14cを駆動しても、同じ運動を実現できる。 That is, in the respective sets 12a, 14a, 16a; 12b, 14b, 16b; 12c, 14c, 16c of the three sets of wheels 12a to 12c, the wheel support portions 14a to 14c, and the guide portions 16a to 16c, the wheels 12a to 12c The same motion can be achieved by driving the wheel support portions 14a to 14c instead of the rotary drive.

例えば、回転駆動していた3つの車輪のうち1つを受動回転にし、その車輪を支持する車輪支持部の移動を能動的に駆動する場合、駆動する車輪支持部の速度は式(20)を時間微分した式から求めることができる。 For example, when one of the three wheels that have been rotationally driven is passively rotated and the movement of the wheel support that supports the wheel is actively driven, the speed of the wheel support that is driven is the equation (20). It can be obtained from the time-differentiated equation.

なお、その車輪支持部の移動速度は、基礎部の並進速度と回転角速度が同じなら、上で説明した3つの車輪を回転駆動するときに受動的に生じる車輪支持部の移動の速度と同じである。また、受動回転とする車輪に生じる回転角速度は、式(19)で与えられる能動的に駆動するときの回転角速度と同じ速度で回転する。つまり、能動的に駆動する部分を取り替えても、基礎部の運動は変わらない。 If the translational speed and the rotational angular velocity of the base portion are the same, the moving speed of the wheel supporting portion is the same as the moving speed of the wheel supporting portion that passively occurs when the three wheels described above are rotationally driven. is there. Further, the rotation angular velocity generated in the wheel to be passively rotated rotates at the same speed as the rotation angular velocity when actively driven given by the equation (19). In other words, even if the actively driven part is replaced, the movement of the foundation does not change.

実施例4のように2組の車輪、車輪支持部、及び案内部を備え、車輪の回転を受動とし車輪支持部の移動を駆動する場合や、実施例1、実施例2、実施例3のように3組の車輪、車輪支持部、及び案内部を備え、3組すべてについて車輪の回転を受動、車輪支持部を駆動する場合でも、同様の方法で基礎部を運動させることができる。 When two sets of wheels, a wheel support portion, and a guide portion are provided as in the fourth embodiment and the rotation of the wheels is passive to drive the movement of the wheel support portions, or in the case of the first, second, and third embodiments. As described above, even when three sets of wheels, a wheel support portion, and a guide portion are provided, the rotation of the wheels is passive for all three sets, and the wheel support portion is driven, the foundation portion can be moved in the same manner.

なお、車輪と車輪支持部のうち駆動する部分は、上記のように少なくとも3箇所あればよく、4箇所以上を駆動しても問題はない。例えば、3つの車輪の回転と1つの車輪支持部の移動を駆動する場合でも、2つの車輪の回転と2つの車輪支持部の移動を駆動する場合でも、1つの車輪の回転と3つの車輪支持部の移動を駆動する場合でも、3つの車輪の回転と2つの車輪支持部の移動を駆動する場合でも、2つの車輪の回転と3つの車輪支持部の移動を駆動する場合でも、3つの車輪の回転と3つの車輪支持部の移動を駆動する場合でも、駆動する各部を適切な速度で駆動すれば、同様に運動が可能である。また、車輪支持部が4個以上ある場合でも同様である。 It should be noted that the wheels and the wheel support portions need only be driven at at least three locations as described above, and there is no problem in driving four or more locations. For example, whether driving the rotation of three wheels and the movement of one wheel support, or driving the rotation of two wheels and the movement of two wheel supports, one wheel rotation and three wheel supports. Three wheels, whether driving the movement of the parts, the rotation of the three wheels and the movement of the two wheel supports, the rotation of the two wheels and the movement of the three wheel supports Even when driving the rotation of the wheel and the movement of the three wheel support portions, the same movement is possible if each of the driving portions is driven at an appropriate speed. The same applies when there are four or more wheel support portions.

実施例3のように、案内部の相対位置が可変である場合も、車輪を回転駆動する代わりに、車輪支持部が案内部に沿って移動するように車輪支持部を駆動することができる。 Even when the relative position of the guide portion is variable as in the third embodiment, the wheel support portion can be driven so that the wheel support portion moves along the guide portion instead of rotationally driving the wheel.

案内部の相対位置が可変である場合、車輪を回転駆動しても、車輪支持部を駆動しても、運動学方程式は同じになるので、車輪支持部を駆動する場合は、車輪支持部の速度を指令値として与えることによって、車輪の回転速度が従属して変化する。 When the relative position of the guide is variable, the kinematic equation is the same regardless of whether the wheel is driven to rotate or the wheel support, so when driving the wheel support, the wheel support By giving the speed as a command value, the rotation speed of the wheel changes depending on it.

<まとめ> 以上に説明したように、即座に任意の方向に移動することができる移動装置を、普通の車輪を用いて構成することができる。 <Summary> As described above, a moving device capable of immediately moving in an arbitrary direction can be configured by using ordinary wheels.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.

以上に説明した構成に、他の構成を追加してもよい。例えば、車輪や車輪支持部にブレーキを設けてもよい。車輪、車輪支持部、案内部の個数を増やしてもよい。第1の駆動部によって回転駆動する車輪や、第2の駆動部によって案内部に対して動かす車輪支持部を増やしてもよい。 Other configurations may be added to the configurations described above. For example, brakes may be provided on the wheels and wheel supports. The number of wheels, wheel supports, and guides may be increased. The number of wheels that are rotationally driven by the first drive unit and the wheel support units that are moved with respect to the guide unit by the second drive unit may be increased.

10,10a,10b,10c,10i,10j,10u,10v 移動装置
12,12a〜12c 車輪
12s 外周面
14,14a〜14c,14i〜14k,14u-14w 車輪支持部
16,16a〜16c,16i〜16k,16p〜16q,16u-16w 案内部
18 基礎部(第1の接続部)
26,28 連動装置(第2の接続部)
30,30a,30b 移動装置
31,31a,31b 遊星機構
32 内部材
34 遊星部材
36 外部材
38 キャリア部材
53,53a,53b,53c,53s,53t 第2の接続部
81 第1の駆動部
82 第2の駆動部
10,10a, 10b, 10c, 10i, 10j, 10u, 10v Mobile device 12, 12a-12c Wheel 12s Outer peripheral surface 14, 14a-14c, 14i-14k, 14u-14w Wheel support 16, 16a-16c, 16i 16k, 16p ~ 16q, 16u-16w Guide part 18 Foundation part (first connection part)
26,28 Interlocking device (second connection)
30, 30a, 30b Moving device 31, 31a, 31b Planetary mechanism 32 Inner member 34 Planetary member 36 Outer member 38 Carrier member 53, 53a, 53b, 53c, 53s, 53t Second connection part 81 First drive part 82 First 2 drive unit

Claims (18)

回転中心線に対して周方向に移動自在、かつ、前記回転中心線に平行な方向に移動不自在である外周面を有する少なくとも2つの車輪と、
前記車輪をそれぞれ前記回転中心線を中心に回転自在に支持する少なくとも2つの車輪支持部と、
前記車輪支持部をそれぞれ所定経路に沿って移動自在に案内し、前記所定経路に対する前記車輪支持部の向きが一定に保たれる少なくとも2つの案内部と、
前記案内部同士を繋ぎ合わせる第1の接続部と、
前記車輪と前記車輪支持部とから選択された少なくとも2つについて、選択された前記車輪を、前記回転中心線を中心に回転するように駆動し、選択された前記車輪支持部を、前記案内部に対して動き前記所定経路に沿って移動するように駆動する駆動部と、
を備え、
前記駆動部の駆動によって、接地面に前記外周面が接している前記車輪が、前記車輪の向きを変えながら前記接地面上を移動できるように構成されたことを特徴とする、移動装置。
At least two wheels having an outer peripheral surface that is movable in the circumferential direction with respect to the rotation center line and is non-movable in the direction parallel to the rotation center line.
At least two wheel support portions that rotatably support the wheels about the rotation center line, respectively.
At least two guide portions that guide the wheel support portions movably along a predetermined route and keep the orientation of the wheel support portions constant with respect to the predetermined route.
The first connecting portion that connects the guide portions and
For at least two selected from the wheel and the wheel support portion, the selected wheel is driven so as to rotate about the rotation center line, and the selected wheel support portion is referred to the guide portion. A drive unit that moves with respect to the vehicle and drives the vehicle to move along the predetermined path.
With
A moving device, characterized in that, by driving the drive unit, the wheel whose outer peripheral surface is in contact with the ground contact surface can move on the ground contact surface while changing the direction of the wheel.
少なくとも3つの前記車輪と、
少なくとも3つの前記車輪支持部と、
少なくとも3つの前記案内部と、
を備え、
前記第1の接続部は、前記案内部同士の相対位置が固定されるように、前記案内部同士を繋ぎ合わせ、
前記駆動部は、少なくとも2つの前記車輪を駆動することを特徴とする、請求項1に記載の移動装置。
With at least three of the wheels
With at least three of the wheel supports
At least three of the guides
With
The first connecting portion connects the guide portions so that the relative positions of the guide portions are fixed.
The moving device according to claim 1, wherein the driving unit drives at least two of the wheels.
前記所定経路は直線状であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の移動装置。 The mobile device according to claim 1 or 2, wherein the predetermined route is linear. 前記案内部に固定された座標系から前記接地面に垂直に見たとき、少なくとも2つの前記所定経路が互いに非平行であるように、前記案内部同士の相対位置が固定されていることを特徴とする、請求項3に記載の移動装置。 When viewed perpendicular to the ground plane from the coordinate system fixed to the guide portion, the relative positions of the guide portions are fixed so that at least two predetermined paths are non-parallel to each other. The mobile device according to claim 3. 前記案内部に固定された座標系から前記接地面に垂直に見たとき、前記所定経路を含む仮想直線同士が交わってできる対頂角の大きさが60°又は120°になるように、3つの前記案内部がY字状に配置されていることを特徴とする、請求項3に記載の移動装置。 When viewed perpendicular to the ground plane from the coordinate system fixed to the guide portion, the three above-mentioned three are such that the size of the vertical angle formed by the intersection of the virtual straight lines including the predetermined path is 60 ° or 120 °. The moving device according to claim 3, wherein the guide portion is arranged in a Y shape. 前記案内部に固定された座標系から前記接地面に垂直に見たとき、前記所定経路を含む仮想直線同士が交わってできる対頂角の大きさが60°又は120°になるように、3つの前記案内部がΔ字状に配置されていることを特徴とする、請求項3に記載の移動装置。 When viewed perpendicular to the ground plane from the coordinate system fixed to the guide portion, the three above-mentioned three are such that the size of the vertical angle formed by the intersection of the virtual straight lines including the predetermined path is 60 ° or 120 °. The moving device according to claim 3, wherein the guide portion is arranged in a Δ shape. 前記所定経路が環状又は円弧状であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の移動装置。 The mobile device according to claim 1 or 2, wherein the predetermined path has an annular shape or an arc shape. 少なくとも3つの前記車輪と、
少なくとも3つの前記車輪支持部と、
少なくとも3つの前記案内部と、
を備え、
前記案内部は、回転自在に互いに結合された第1及び第2の部材を含み、
前記第1の部材に、前記第1及び第2の部材が相対回転する中心軸のまわりを、前記車輪支持部に回転自在に支持されている前記車輪が移動するように、前記車輪支持部が固定され、
前記第1の接続部は、前記第2の部材同士の相対位置が不変であるように、前記第2の部材同士を繋ぎ合わせることを特徴とする、請求項1に記載の移動装置。
With at least three of the wheels
With at least three of the wheel supports
At least three of the guides
With
The guides include first and second members rotatably coupled to each other.
The wheel support portion moves so that the wheel rotatably supported by the wheel support portion moves around a central axis on which the first and second members rotate relative to the first member. Fixed,
The moving device according to claim 1, wherein the first connecting portion connects the second members so that the relative positions of the second members do not change.
少なくとも3つの前記車輪と、
少なくとも3つの前記車輪支持部と、
少なくとも3つの前記案内部と、
を備え、
前記第1の接続部は、前記案内部同士の相対位置が可変であるように、対偶又は機構を介して前記案内部同士を繋ぎ合わせることを特徴とする、請求項1に記載の移動装置。
With at least three of the wheels
With at least three of the wheel supports
At least three of the guides
With
The moving device according to claim 1, wherein the first connecting portion connects the guide portions via a kinematic pair or a mechanism so that the relative positions of the guide portions are variable.
前記第1の接続部は、内部材と、前記内部材の周囲を、自転しながら公転する少なくとも3つの遊星部材とを含む遊星機構であり、
前記遊星部材に、それぞれ前記案内部が固定されていることを特徴とする、請求項9に記載の移動装置。
The first connecting portion is a planetary mechanism including an inner member and at least three planetary members that revolve around the inner member while rotating.
The moving device according to claim 9, wherein the guide portion is fixed to each of the planet members.
前記第1の接続部は、中空円筒状の外部材と、前記外部材の内部に配置され、前記外部材の中心線の周囲を、自転しながら公転する少なくとも4つの遊星部材と、前記遊星部材を回転自在に支持する1つのキャリア部材とを含む遊星機構であり、
前記遊星部材に、それぞれ前記案内部が固定されていることを特徴とする、請求項9に記載の移動装置。
The first connecting portion includes a hollow cylindrical outer member, at least four planetary members which are arranged inside the outer member and revolve around the center line of the outer member while rotating, and the planetary member. It is a planetary mechanism including one carrier member that rotatably supports the
The moving device according to claim 9, wherein the guide portion is fixed to each of the planet members.
少なくとも2つの前記車輪支持部について、1つの前記車輪支持部の前記所定経路上の位置が他の前記車輪支持部の前記所定経路上の位置の制約を受けて決まるように、前記車輪支持部同士を繋ぎ合わせる第2の接続部を、
さらに備えたことを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の移動装置。
With respect to at least two wheel supports, the wheel supports are located so that the position of one wheel support on the predetermined path is constrained by the position of the other wheel support on the predetermined path. The second connection that connects the wheels,
The mobile device according to any one of claims 1 to 11, further comprising.
2つの前記車輪と、
2つの前記車輪支持部と、
2つの前記案内部と、
を備え、
前記駆動部は、1つの前記車輪と、他の1つの前記車輪及び2つの前記車輪支持部のうち少なくとも2つとを駆動することを特徴とする、請求項1に記載の移動装置。
With the two wheels
The two wheel supports and
The two guides and
With
The moving device according to claim 1, wherein the drive unit drives one of the wheels, another wheel, and at least two of the two wheel supports.
前記第1の接続部は、前記案内部同士の相対位置が固定されるように、前記案内部同士を繋ぎ合わせることを特徴とする、請求項13に記載の移動装置。 13. The moving device according to claim 13, wherein the first connecting portion connects the guide portions so that the relative positions of the guide portions are fixed to each other. 前記所定経路は直線状であることを特徴とする、請求項14に記載の移動装置。 The mobile device according to claim 14, wherein the predetermined route is linear. 前記案内部と前記第1の接続部とのうち少なくとも1つに固定された基部と、
前記基部に回転自在に結合された台部と、
前記台部を前記基部に対して回転させる台駆動部と、
をさらに備えたことを特徴する、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の移動装置。
A base fixed to at least one of the guide and the first connection,
A pedestal rotatably coupled to the base and
A pedestal drive unit that rotates the pedestal with respect to the base,
The mobile device according to any one of claims 1 to 15, further comprising.
請求項1乃至16のいずれか一項に記載の移動装置を駆動する移動装置の駆動方法であって、
前記車輪支持部が線状の前記所定経路に沿って往復移動を繰り返し、又は、環状の前記所定経路に沿って一方向の移動を続けるように、前記駆動部を制御することを特徴とする、移動装置の駆動方法。
The method for driving a mobile device according to any one of claims 1 to 16, wherein the mobile device is driven.
The driving unit is controlled so that the wheel support portion repeatedly reciprocates along the linear predetermined path or continues moving in one direction along the annular predetermined path. How to drive a mobile device.
請求項3又は15に記載の移動装置を駆動する移動装置の駆動方法であって、
前記案内部の先端側が前記案内部の基端側よりも前記移動装置の移動方向の前側に位置しているとき、当該案内部で案内される前記車輪支持部が支持している前記車輪の移動速度が、前記移動装置の移動に伴って次第に小さくなり、前記案内部の前記先端側が前記案内部の前記基端側よりも前記移動装置の移動方向の後側に位置しているとき、当該案内部で案内される前記車輪支持部が支持している前記車輪の移動速度が、前記移動装置の移動に伴って次第に大きくなるように、前記駆動部を制御することを特徴とする、移動装置の駆動方法。
A method for driving a mobile device according to claim 3 or 15.
When the tip end side of the guide portion is located in front of the base end side of the guide portion in the moving direction of the moving device, the movement of the wheel supported by the wheel support portion guided by the guide portion. When the speed gradually decreases with the movement of the moving device and the tip end side of the guide portion is located behind the base end side of the guide portion in the moving direction of the moving device, the guide is located. A moving device, characterized in that the driving unit is controlled so that the moving speed of the wheel supported by the wheel supporting portion guided by the unit gradually increases with the movement of the moving device. Drive method.
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