JP2021017082A - オムニホイール及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のオムニホイールにおいては、段差への引っかかりが生じることがあるという課題があった。【解決手段】オムニホイール１０は、ホイールボディ１１と、それぞれホイールボディ１１に支持されている複数のバレル３０とを備える。複数のバレル３０は、ホイールボディ１１の回転軸７を中心とする周方向に並んでおり、ホイールボディ１１の外周部分であってホイールボディ１１の回転軸方向においてホイールボディ１１の端にある端部外周部２０は、その端部外周部２０とホイールボディ１１の回転軸７とを通る任意の平面２２における端部外周部２０の外周縁部が、平面２２に投影された少なくとも１つのバレル３０の外周縁よりも内側にある形状を有する。かかる構成を有することにより、オムニホイール１０の段差への引っかかりが生じにくくなる。【選択図】図５

Description

本発明は、オムニホイール及び移動体に関するものである。

従来、オムニホイールは、移動体等に用いられている（例えば、特許文献１参照）。オムニホイールを有する移動体は、複数のオムニホイールのそれぞれを回転させて、様々な移動方向に移動することができる。

この種の移動体においては、移動体が移動する路面上に段差があると、段差進入時の移動体の姿勢によっては、オムニホイールの段差への引っかかりが生じることがある。このような問題点に関し、オムニホイールの外側に段差乗り越え用のガードを設けた構造を有する自走式搬送台車がある（例えば、特許文献２参照）。

なお、下記特許文献３には、全方向走行車輪において、損傷が生じやすい樽型ローラの長さ方向の端部の強度を高めて樽型ローラの寿命を延ばすことが開示されている。

また、下記特許文献４には、オムニホイールにおいて、移動路面の起伏や傾き、滑りによって生じる振動を軽減させるように、バレルフレームの支持脚の谷部に補助輪を追加した構造が開示されている。

特開２０１７−１２８１８７号公報 特許第４５７７３０５号公報 特許第３６５６５２４号公報 特開２０１３−１８９０６９号公報

ところで、オムニホイールの段差への引っかかりは、以下のような場合において特に生じやすい。

図６は、従来のオムニホイール８１０の構造を示す正面図である。図７は、従来のオムニホイール８１０の構造を示す側面図である。

図６においては、オムニホイール８１０を回転軸方向から見た図が正面図として示されている。図６及び図７に示されるように、オムニホイール８１０は、ホイールボディ８１１と、それぞれホイールボディ８１１に回転可能に支持されている８つのバレル８３０とを備えている。すなわち、オムニホイール８１０には、手前側（図７の紙面において左側）の４つのバレル８３０Ａ，８３０Ｂ,８３０Ｃ,８３０Ｄと、奥側（図７の紙面において右側）の４つのバレル８３０Ｅ,８３０Ｆ,８３０Ｇ，８３０Ｈとが設けられている（それぞれを区別せずに単にバレル８３０と呼ぶことがある）。手前側の４つのバレル８３０と、奥側の４つのバレル８３０とは、それぞれ、ホイールボディ８１１の回転軸を中心とする円周上に略均等な間隔で並んでいる。手前側の４つのバレル８３０と奥側の４つのバレル８３０とは、周方向において互い違いに並んでいる。通常は、平坦な移動路面Ｍ上に、これらの８つのバレル８３０の少なくとも１つが常に接触する。

周方向に隣り合うバレル８３０同士の間には、ホイールボディ８１１の保持部８２０が設けられている。保持部８２０には、各バレル８３０のシャフト（図示せず）が保持されている。

ここで、一のバレル８３０Ｆが移動路面Ｍに接触しており、その手前側の１つの保持部８２０（周方向においてバレル８３０Ｂとバレル８３０Ｃとの間にある保持部８２０）が移動路面Ｍに近い状態で、ホイールボディ８１１のオムニホイール８１０が手前側に移動する場合において、その移動する先に段差Ｇがある場合を想定する。この場合において、周方向において当該保持部８２０の両側にあるバレル８３０Ｂ，８３０Ｃが段差Ｇに接触するよりも前に、保持部８２０が段差Ｇに接触すると、オムニホイール８１０が段差Ｇに引っかかる。このように移動路面Ｍ上にある段差Ｇに対していずれかのバレル８３０が接触せずにホイールボディ８１１が接触する状態では、当該オムニホイール８１０に段差Ｇを乗り越えさせることが困難になる場合がある。移動体に複数のオムニホイール８１０が設けられている場合において、他のオムニホイール８１０により十分な駆動力が得られない場合には、移動体が段差を乗り越えることができない場合がある。

このような問題に関連し、上述の特許文献２に記載されているような構造を用いると、移動体の構成が複雑になるという問題がある。

なお、特許文献３や特許文献４に記載の構造は、上記のような問題に関するものではなく、また、かかる構造は複雑である。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、簡素な構造を有する、段差への引っかかりが生じにくいオムニホイール及び移動体を提供することを目的とする。

本第一の発明のオムニホイールは、ホイールボディと、それぞれホイールボディに支持されている複数のバレルとを備え、複数のバレルは、ホイールボディの回転軸を中心とする周方向に並んでおり、ホイールボディの外周部分であってホイールボディの回転軸方向においてホイールボディの端にある端部外周部は、その端部外周部とホイールボディの回転軸とを通る任意の平面における端部外周部の外周縁部が、平面に投影された少なくとも１つのバレルの外周縁よりも内側にある形状を有する、オムニホイールである。

かかる構成により、簡素な構造を有し、段差への引っかかりが発生しにくいオムニホイールを提供することができる。

また、本第二の発明のオムニホイールは、第一の発明に対して、端部外周部は、回転軸方向においてオムニホイールの端に向かうほどホイールボディの回転軸に近づく形状を有する面を有している、オムニホイールである。

かかる構成により、ホイールボディがより段差に引っかかりにくくなり、オムニホイールの段差への引っかかりをより生じにくくすることができる。

また、本第三の発明のオムニホイールは、第一又は二の発明に対して、周方向に並んだ２つのバレルの間にある端部外周部は、２つのバレルの対称面に対して垂直な平面を有している、オムニホイールである。

かかる構成により、ホイールボディがより段差に引っかかりにくくなり、オムニホイールの段差への引っかかりをより生じにくくすることができる。

また、本第四の発明のオムニホイールは、第一から三のいずれかの発明に対して、複数のバレルのそれぞれは、ホイールボディに保持されているシャフトを中心にホイールボディに対して回転可能であって、周方向に並んだ２つのバレルの間にある端部外周部は、当該２つのバレルのそれぞれのシャフトが通る２つの貫通孔を有しており、端部外周部には、２つの貫通孔をそれぞれ通る２つのシャフトの端部の位置を、各シャフトの長手方向において規制する規制部材が設けられている、オムニホイールである。

かかる構成により、段差に引っかかりにくく、簡素な構造を有するオムニホイールを提供することができる。

また、本第五の発明の移動体は、第一から四のいずれかの発明に係るオムニホイールと、オムニホイールを駆動する駆動部とを備える、移動体である。

かかる構成により、移動体の段差乗り越え性能を向上させることができる。

本発明によれば、簡素な構造を有する、段差への引っかかりが生じにくいオムニホイール及び移動体を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つに係る移動体の概略構成を示す平面図 同オムニホイールを示す斜視図 同オムニホイールを示す正面図 同ホイールボディを示す斜視図 図３のＡＡ線における断面図 従来のオムニホイールの構造を示す正面図 従来のオムニホイールの構造を示す側面図

以下、移動体等の実施形態について図面を参照して説明する。

なお、以下において、オムニホイールのそれぞれについて、オムニホイールの回転軸に沿う方向を「回転軸方向」、回転軸に直交する方向を「径方向」、オムニホイールの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称することがある。また、以下において、回転軸方向の一方を「前」、他方を「後」として、各部の形状や位置関係を説明することがある。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために前後を定義したものであって、本発明に係るオムニホイールの使用時における向きや移動体等の他の機器への搭載姿勢などを限定するものではない。

（実施の形態）

図１は、本発明の実施の形態の１つに係る移動体１の概略構成を示す平面図である。

図１に示されるように、本実施の形態において、移動体１は、移動体１が移動する移動路面に接地する３つのオムニホイール１０を有している。移動体１は、３つのオムニホイールの１つ以上を回転させながら移動する。なお、オムニホイール１０の数は３つに限られず、１又は複数であればよい。また、移動体１は、オムニホイール１０を用いて移動するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、移動体１は、台車であってもよく、ロボットであってもよい。ロボットは、例えば、エンターテイメントロボットであってもよく、監視ロボットであってもよく、搬送ロボットであってもよく、その他のロボットであってもよい。

本実施の形態において、移動体１は、例えば、制御装置２と、センサ４と、３つの駆動部５と、３つの駆動軸７と、３つのオムニホイール１０とを備えている。なお、図において、説明の便宜上、移動体１の前面が符号Ｆｒで示されている。

駆動部５は、例えば、モータなどで構成されており、オムニホイール１０に接続されている駆動軸７を回転させる。駆動部５には駆動軸７を回転させることで、それぞれのオムニホイール１０を駆動する。すなわち、駆動軸７はオムニホイール１０の回転軸となる。なお、図１では図示していないが、駆動部５の駆動を制御する制御部やドライバ、駆動部５に電力を供給するバッテリー等を移動体１が有していてもよい。また、駆動部５は、オムニホイール１０を駆動できるものであれば、どのようなものであってもよい。駆動部５は、減速機を有していてもよいし、減速機を有していなくてもよい。

センサ４は、例えば、周囲の画像を撮影するカメラや、周囲の物体との距離を測定可能なレーダ測距センサや、周囲の装置等と無線通信を行うことにより周囲の状況を検知する無線通信装置や、物体との接触を検知する感圧センサなどであるが、これらに限られない。センサ４は、移動体１の移動方向における周囲の状況を検知して、センサ情報を出力する。センサ情報は、例えば、周囲の物体までの距離の測定結果であってもよいし、周囲の画像の撮影結果であってもよいし、周囲の装置等との無線通信の結果や電波強度などであってもよいが、これらに限られない。センサ４として複数種類のセンサが設けられていてもよい。また、センサ４は、移動体１の進行方向前方に存在する物体を検知するように設けられていてもよい。具体的には、移動体１の進行方向前方に、超音波センサやレーザーセンサ、感圧センサ等が設けられていてもよい。なお、センサ４が設けられていなくてもよい。

本実施の形態において、３つのオムニホイール１０は、同一種のものが用いられている。なお、形状や材質等が互いに異なるものが混在していてもよい。

３つのオムニホイール１０は、円周Ｒ０上に略等間隔に並んでいる。すなわち、オムニホイール１０は、平面視（本実施の形態では、移動路面に略垂直な方向（鉛直方向）から見た状態をいう）で、円周Ｒ０上に１２０度間隔で配置されている。また、オムニホイール１０の回転面は、円周Ｒ０の接線方向となるようにオムニホイール１０が配置されている。換言すると、各オムニホイール１０は、その駆動軸７の方向が円周Ｒ０の半径方向となるように配置されている。

オムニホイール１０は、駆動軸７を中心に、駆動部５の駆動力により回転する。移動体１が略水平である移動路面上にあるとき、３つのオムニホイール１０のそれぞれが移動路面に接地し、駆動軸７は、移動路面に対して略平行となるように配置されている。

図１で示されるように、３つのオムニホイール１０を有する移動体１は、各駆動部５により１つ以上のオムニホイール１０を同時に駆動させることで、移動路面に略平行である面内のどの方向（水平方向）にも移動できる。

制御装置２には、センサ４や、３つの駆動部５が接続されている。制御装置２には、センサ４から出力されたセンサ情報が入力される。また、制御装置２は、各駆動部５の動作を制御する。換言すると、制御装置２は、各駆動部５の動作を制御することにより各オムニホイール１０を適宜回転させて、移動体１の動作を制御する。

図２は、同オムニホイール１０を示す斜視図である。図３は、同オムニホイール１０を示す正面図である。

以下の図において、回転軸方向（前後の別）や周方向が便宜上示されている。各図において示されている各方向は、互いに対応している。

図２及び図３に示されるように、本実施の形態において、オムニホイール１０は、ホイールボディ１１と、８つのバレル３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈと、８つのシャフト４０とを有している。なお、バレル３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ及びシャフト４０の数はこれに限られない。以下、８つのバレル３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈのそれぞれを互いに区別せずに、総称してバレル３０ということがある。

各バレル３０は、樽形のローラである。各バレル３０は、以下に説明するように、オムニホイール１０の回転軸（ホイールボディ１１の回転軸）を中心として周方向に並んでおり、回転軸に垂直な方向から見て各バレル３０の外周縁が同一の円を構成するようになっている。オムニホイール１０は、回転軸を中心としたどのような回転角度であっても、８つのバレル３０のうち少なくとも１つが移動路面Ｍに接触するように構成されている。これにより、オムニホイール１０が回転するときに回転軸と移動路面Ｍとの距離が略一定となっている。

本実施の形態において、各バレル３０は、それぞれ、シャフト４０を中心に回転自在になるように、ホイールボディ１１に支持されている。ホイールボディ１１は、各シャフト４０の両端を保持している。本実施の形態において、シャフト４０は、バレル３０とは異なる部材であるが、これに限られない。例えば、バレル３０とシャフト４０とが一体的に構成されていてもよい。例えば、バレル３０とシャフト４０とが同一の部材により一体的に成形されていてもよいし、別々に成形されたバレル３０とシャフト４０とが一体的に組み合わされていてもよい。例えばバレル３０とシャフト４０とが一体的に構成されている場合には、ホイールボディ１１は、各シャフト４０を回転自在に保持していればよい。

図４は、同ホイールボディ１１を示す斜視図である。

図４に示されるように、ホイールボディ１１は、ハブ部１２と、８箇所の保持部（端部外周部の一例）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈと、８箇所の収容部１５とを有している。以下、８箇所の保持部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈのそれぞれを互いに区別せずに、総称して保持部２０ということがある。

ハブ部１２は、ホイールボディ１１の中央部にある。ハブ部１２には、回転軸方向に沿って貫通孔が設けられており、駆動軸７が取り付けられる。なお、ハブ部１２に駆動軸７となる軸部が設けられており、当該軸部が直接的に又は間接的に各駆動部５に取り付けられていてもよい。

８箇所の収容部１５は、それぞれ、ホイールボディ１１の外周部からハブ部１２に向けて凹んだ形状を有している。各収容部１５には、１つのバレル３０が配置されている。８箇所の収容部１５は、ホイールボディ１１の回転軸を中心として周方向に並んでいる。

８箇所の保持部２０は、オムニホイール１０の外周部に、ホイールボディ１１の回転軸を中心として周方向に並んでいる。保持部２０は、周方向に隣接する２つの収容部１５の間にある部位である。それぞれの保持部２０は、後述するように、周方向において隣り合う一方の収容部１５に配置されるバレル３０のシャフト４０の端部と、周方向において隣り合う他方の収容部１５に配置されるバレル３０のシャフト４０の端部とが保持されている。すなわち、保持部２０は、シャフト４０を介して、バレル３０を保持している。

本実施の形態において、８つのバレル３０及び８つのシャフト４０は、回転軸方向において２組に分かれている。また、８箇所の保持部２０及び８箇所の収容部１５は、回転軸方向において２組に分かれている。すなわち、オムニホイール１０の前方には、４つのバレル３０Ａ，３０Ｂ,３０Ｃ,３０Ｄと、それぞれについてのシャフト４０と、４箇所の保持部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄと、４箇所の収容部１５とが設けられている。このようなオムニホイール１０の前方にあるバレル３０、シャフト４０、保持部２０、及び収容部１５をまとめて、前輪部ということがある。他方、オムニホイール１０の後方には、４つのバレル３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈと、それぞれについてのシャフト４０と、４箇所の保持部２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈと、４箇所の収容部１５とが設けられている。このようなオムニホイール１０の後方にあるバレル３０、シャフト４０、保持部２０、及び収容部１５をまとめて、後輪部ということがある。

このように、本実施の形態において、オムニホイール１０は、前輪部と後輪部との２つの車輪部が同軸に重ねられた形状を有しているということができる。前輪部において、４つのバレル３０Ａ，３０Ｂ,３０Ｃ,３０Ｄと、４箇所の保持部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄとが、ホイールボディ１１の回転軸を中心とする第１の円周上に交互に並んでいる。後輪部においても、ホイールボディ１１の回転軸を中心とする、第１の円周よりも後側にある第２の円周上に、４つのバレル３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈと４箇所の保持部２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈとが交互に並んでいる。前輪部と後輪部とのそれぞれにおいて、バレル３０は、周方向に略均等な間隔で並んでいる。すなわち、前輪部と後輪部とのそれぞれにおいて、バレル３０は、周方向に９０度毎に並んでいる。前輪部と後輪部とのそれぞれにおいて、４つのバレル３０のそれぞれのシャフト４０の中心軸（すなわち、各バレル３０の回転軸）は、ホイールボディ１１の回転軸に対して垂直な一の平面に含まれる。

前輪部の４つのバレル３０と、後輪部の４つのバレル３０とは、周方向において、前後互い違いに位置するように配置されている。図３に示されるように、回転軸方向から見て、８つのバレル３０は、時計回りに、３０Ａ，３０Ｅ，３０Ｂ，３０Ｆ，３０Ｃ，３０Ｇ，３０Ｄ，３０Ｈの順に並んでいる。また、８箇所の保持部２０は、時計回りに、２０Ａ，２０Ｅ，２０Ｂ，２０Ｆ，２０Ｃ，２０Ｇ，２０Ｄ，２０Ｈの順に並んでいる。なお、保持部２０Ａは、周方向においてバレル３０Ａとバレル３０Ｂとの間にあり、後輪部のバレル３０Ｅの前側に位置している。また、保持部２０Ｅは、周方向においてバレル３０Ｅとバレル３０Ｆとの間にあり、前輪部のバレル３０Ｂの後側に位置している。

ホイールボディ１１は、例えば一塊の金属で構成されているが、これに限られるものではない。樹脂等の素材で構成されていてもよいし、複数種の素材で構成されていてもよい。また、別々に成形された複数の部材が組み合わされて１つのホイールボディ１１が構成されていてもよい。例えば、バレル３０Ａ，３０Ｂ,３０Ｃ,３０Ｄを保持する前輪部となる部材と、バレル３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈを保持する後輪部となる部材との２つの部材が組み合わされて１つのホイールボディ１１が構成されていてもよい。

ここで、本実施の形態において、それぞれの保持部２０は、以下のように構成されている。

各保持部２０は、ホイールボディ１１の外周部分であって、ホイールボディ１１の回転軸方向においてホイールボディ１１の端にある。すなわち、前輪部の保持部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、ホイールボディ１１の外周部分の前側の端部に位置している。他方、後輪部の保持部２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈは、ホイールボディ１１の外周部分のうち後側の端部に位置している。

図４に示されるように、本実施の形態において、各保持部２０は、平面２２と、傾斜面２３と、端面２４とを有している。

平面２２は、ホイールボディ１１の最外周面の一部を構成する。本実施の形態において、前輪部及び後輪部のそれぞれにおいて、４つの保持部２０のそれぞれの平面２２は、それぞれホイールボディ１１の回転軸を中心軸とする一の円筒面に接しており、かつ、周方向において等間隔に並んでいる。すなわち、前輪部及び後輪部のそれぞれにおいて、周方向に並んだ２つのバレル３０の間にある保持部２０は、当該２つのバレル３０の対称面（１つの平面に対して２つのバレル３０が面対称となる位置及び姿勢となる場合における、その平面をいう）となる平面に対して垂直な平面２２であって、ホイールボディ１１の回転軸に平行な平面を有している。換言すると、平面２２に垂直な平面であって、ホイールボディ１１の回転軸を通る平面は、周方向において平面２２を挟む位置にある２つのバレル３０の対称面となる。

端面２４は、回転軸方向において、ホイールボディ１１の外周部の端となる面である。すなわち、前輪部において、４つの保持部２０のそれぞれの端面２４は、ホイールボディ１１の前端にある面である。また、後輪部において、４つの保持部２０のそれぞれの端面２４は、ホイールボディ１１の後端にある面である。本実施の形態において、端面２４は、ホイールボディ１１の回転軸に対して垂直であるが、これに限られない。

傾斜面２３は、平面２２と端面２４との間に設けられている。すなわち、傾斜面２３は、ホイールボディ１１の外周部のうち、回転軸方向のそれぞれの端部に設けられている。本実施の形態において、傾斜面２３は、回転軸方向において、オムニホイール１０の端に向かうほどホイールボディ１１の回転軸に近づくように傾斜している平面である。すなわち、保持部２０は、回転軸方向において、オムニホイール１０の端に向かうほどホイールボディ１１の回転軸に近づく形状を有する傾斜面２３を有している。

前輪部において、４つの保持部２０のそれぞれの傾斜面２３は、前方に向かうほどホイールボディ１１の回転軸に近づくように傾斜している。換言すると、傾斜面２３は、回転軸方向において、バレル３０Ａ，３０Ｂ,３０Ｃ,３０Ｄのシャフト４０から離れるにつれハブ部１２に近づくように傾斜している。後輪部において、４つの保持部２０のそれぞれの傾斜面２３は、後方に向かうほどホイールボディ１１の回転軸に近づくように傾斜している。換言すると、傾斜面２３は、回転軸方向において、バレル３０Ｅ，３０Ｆ,３０Ｇ,３０Ｈのシャフト４０から離れるにつれてハブ部１２に近づくように傾斜している。傾斜面２３の外縁のうち、ホイールボディ１１の回転軸から離れている位置にある外縁は平面２２に含まれている直線であり、回転軸に近い位置にある外縁は端面２４に含まれている直線である。

なお、本実施の形態において、傾斜面２３は、例えば、平面２２と端面２４とのそれぞれを延長させたときに生じる角についていわゆるＣ面取りを行った場合に生じるＣ面のように形成されているが、これに限られない。例えば、傾斜面２３と平面２２とがなす角は適宜設定されていれば選よい。また、傾斜面２３に代えて、回転軸方向においてオムニホイール１０の端に向かうほどホイールボディ１１の回転軸に近づく形状を有する曲面が設けられていてもよい。この場合、例えば、曲面は、平面２２と端面２４とのそれぞれを延長させたときに生じる角についていわゆるＲ面取りを行った場合に生じるＲ面のように形成されていてもよい。

なお、保持部２０には、平面２２が設けられていなくてもよく、この位置に曲面が設けられていてもよい。回転軸方向においてオムニホイール１０の端に向かうほどホイールボディ１１の回転軸に近づく形状を有する面は、例えば、回転軸を中心に回転させた直線又は曲線の軌跡が描くような曲面であってもよいし、その他の曲面であってもよい。保持部２０のうち、ホイールボディ１１の最外周面の一部を構成する面の全体が、回転軸方向においてオムニホイール１０の端に向かうほどホイールボディ１１の回転軸に近づく形状を有していてもよい。

本実施の形態において、それぞれの保持部２０は、シャフト４０が配置される貫通孔２５を有している。１箇所の保持部２０につき、周方向両側に向けて２つの貫通孔２５が形成されている。各貫通孔２５は、一端部が平面２２に開口し、他端部が収容部１５に開口している。すなわち、平面２２から周方向両側に位置する収容部１５にかけて、貫通孔２５が設けられている。シャフト４０の一方の端部は、一の保持部２０に形成された貫通孔２５の内部に配置され、他方の端部は、周方向において当該一の保持部２０の隣にある保持部２０に形成された貫通孔２５の内部に配置されている。これにより、シャフト４０が、２つの保持部２０によって保持されている状態となる。

平面２２においては、平面２２から内側（ホイールボディ１１の回転軸を中心とする径方向において、回転軸に近い側）に凹む座繰部２６が形成されている。平面２２における貫通孔２５が開口する部位は、座繰部２６に重なっている。本実施の形態において、平面２２における２つの貫通孔が開口する部位の中間部を中心として、座繰部２６が形成されている。座繰部２６の中央部には、ホイールボディ１１の回転軸を中心とする径方向を深さ方向とするねじ穴が形成されている。

それぞれの保持部２０の座繰部２６には、１つのねじ（規制部材の一例）２８と、当該ねじ２８とともに用いられるワッシャ（規制部材の一例）２９とが固定されている。ねじ２８は、その軸線がホイールボディ１１の回転軸に直交するように配置されている。ねじ２８としては、ねじ頭の高さが比較的低いボルトが用いられるのが好適である。例えば、ねじ２８として、一般的な六角穴付き極低頭ボルトを用いることができるが、これに限られるものではない。ねじ２８は、本実施の形態において、２つの貫通孔２５をそれぞれ通る２つのシャフト４０の端部の、各シャフト４０の長手方向における位置を規制する。すなわち、シャフト４０の端部は、平面２２にねじ２８とワッシャ２９とが配置されていることにより、平面２２よりも径方向外側に突出しないように、位置決めされる。これにより、シャフト４０がホイールボディ１１から抜けたり、オムニホイール１０の回転の妨げになったりすることが防止されている。なお、ワッシャ２９は必ずしも設けられていなくてもよい。この場合、ねじ２８の頭部により直接シャフト４０の端部の位置が規制されるようにすればよい。

なお、本実施の形態において、各シャフト４０の両端面は、平面２２の形状に対応する形状に形成されている。すなわち、シャフト４０の一方の端面は、当該シャフト４０の中心軸に対する角度が４５度となり、他方の端面に対して略垂直な角度となるように成形されている。なお、シャフト４０の端面の一部分は、座繰部２６に合わせて、シャフト４０の長手方向に凹んでいてもよい。このように、シャフト４０の両端面が平面２２の形状に対応する形状に形成されていることにより、シャフト４０が平面２２から径方向に突出しないようにしつつ、シャフト４０の端部と各保持部２０とが接触する面積を比較的大きく確保することができ、オムニホイール１０の耐久性や耐荷重性などの性能を高めることができる。

本実施の形態において、回転軸方向においてホイールボディ１１の端にある保持部２０は、その保持部２０とホイールボディ１１の回転軸とを通る任意の平面における当該保持部２０の外周縁部が、当該平面に投影された少なくとも１つのバレル３０の外周縁よりも内側にある形状を有する。すなわち、保持部２０とホイールボディ１１の回転軸とを通る一の平面（以下、このような平面を注目平面と呼ぶことがある）において、保持部２０の外周縁部は、注目平面に投影された少なくとも１つのバレル３０の外周縁よりも、径方向においてハブ部１２に近い位置にある。

ここで、上記注目平面における保持部２０の外周縁部は、ホイールボディ１１の外周部のうち、径方向に露出している部位であると理解すればよい。本実施の形態において、具体的には、例えば、平面２２と傾斜面２３とが表れる部位を外周縁部として把握することができる。

図５は、図３のＡＡ線断面図である。

注目平面を、図５において示される前輪部の保持部２０Ｂの平面２２に垂直な断面とした場合において、上記について説明する。すなわち、図５において、注目平面に投影される少なくとも１つのバレル３０の外周縁として、バレル３０Ｃの外周縁が示されている。そして、保持部２０Ｂの外周縁部の前端部分（すなわち平面２２の前端部分及び傾斜面２３）は、バレル３０Ｃの外周縁よりも内側、すなわち、径方向においてハブ部１２に近い位置にある。バレル３０の外周縁は膨らみをもった曲線状に湾曲しているので、回転軸方向においても、バレル３０Ｃの外周縁は、保持部２０Ｂの外周縁部よりも前方に張り出している。

本実施の形態においては、ホイールボディ１１の前端及び後端にある保持部２０とバレル３０とがこのような位置関係を有していることにより、オムニホイール１０自体が回転しないような姿勢で移動体１が段差Ｇを乗り越える場合においても、オムニホイール１０が段差Ｇに引っかかりにくくなる。

例えば、図５に示されるように、オムニホイール１０の後輪部のバレル３０Ｆのみが移動路面Ｍに接地している状態において、オムニホイール１０が前方に移動する場合を想定する。この場合において、オムニホイール１０自体は回転せず、バレル３０Ｆのみがホイールボディ１１に対して回転することで、オムニホイール１０が前方に移動することになる。ここで、オムニホイール１０の前方に、移動路面Ｍから所定の高さを有する段差Ｇがある場合、前輪部にあり段差Ｇに直面する保持部２０Ｂが段差Ｇに接触するよりも前に、周方向においてその保持部２０Ｂの両側にあるバレル３０Ｂ，３０Ｃが段差Ｇに接触する。段差Ｇにはホイールボディ１１が接触せずに、回転自在なバレル３０が接触するので、オムニホイール１０は比較的容易に段差Ｇを乗り越えることができる。したがって、ガイド等の部材を別途設けることなく、簡易な構造のオムニホイール１０により、オムニホイール１０の段差Ｇへの引っかかりが発生するのを防止して、移動体１の段差乗り越え性能を向上させることができる。

各保持部２０には、バレル３０の外周縁よりもハブ部１２に近い地位にある平面２２が形成されている。したがって、オムニホイール１０自体の回転を要しない方向にオムニホイール１０が移動する場合において、ホイールボディ１１が段差Ｇ等に接触しにくくなる。したがって、スムーズに移動体１を移動させることができる。

それぞれの保持部２０において、１組のねじ２８及びワッシャ２９により２つのシャフト４０の端部の位置決めを行うことができる。したがって、オムニホイール１０を構成する部品の点数を少なくすることができ、オムニホイール１０の構造を簡素化することができる。

なお、このような移動体１が有する段差の乗り越え性能は、例えば、移動体１の給電場所や作業場所に段差がある場合において、そのような給電場所や作業場所に移動体１が進入するときにおいて特に効果的に発揮される。また、例えば、移動路面Ｍの一部がエレベータ等の昇降機のフロアで構成されている場合において、そのような昇降機のフロアに移動体１が進入するときにおいて効果的に発揮される。なお、これらは一例であり、移動体１のユースケースはこれに限られるものではない。

（その他）

オムニホイールの用途は、移動体に限られない。例えば、オムニホイールは、貨物等のコンベヤ等に用いられてもよい。

保持部に設けられた止めねじ等の規制部材によって、バレルのシャフトの位置決めが行われるようにしてもよい。バレルのシャフトは、締まり嵌めや接着等によりホイールボディに固定されていてもよい。

上記において平行、垂直、等間隔である等として説明された部分について、特記する場合を除き、厳密に平行、垂直、等間隔であることなどは要求されない。オムニホイールが上述のように機能する程度に、平行、垂直、等間隔である等といえればよい。

前輪部のバレルの数や後輪部のバレルは、４つに限られず、３つであってもよいし、５つよりも多くてもよい。また、１つのオムニホイールにおいて、バレル、シャフト、及び保持部が組み合わされて構成される車輪部は、２つ（前輪部と後輪部）に限られず、３つより多くてもよい。例えば、回転軸方向において、前輪部と後輪部との間にさらに１以上の車輪部が設けられていてもよい。この場合においても、回転軸方向において前端にある前輪部の保持部とバレルとが上述のような位置関係を有し、かつ、回転軸方向において後端にある後輪部の保持部とバレルとが上述のような位置関係を有するようにすることにより、オムニホイールの段差への引っかかりを生じにくくすることができる。また、１つのオムニホイールにおいて、回転軸方向の一方の端にある車輪部においてのみ、保持部とバレルとが上述のような位置関係を有するようにしてもよい。例えば、上述の実施の形態のように、オムニホイールに前輪部と後輪部との２つの車輪部が設けられている場合において、例えば前輪部においてのみ、保持部とバレルとが上述のような位置関係を有するようにしてもよい。このような場合においても、回転軸方向の一方にオムニホイールが移動する場合において、オムニホイールの段差への引っかかりが発生することを防止することができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである。

例えば、上述の実施の形態の構成そのものに限られず、上述の実施の形態のそれぞれの構成要素が、適宜、他種の構成要素と置換されたり組み合わせられたりしてもよい。また、上述の実施の形態のうち、一部の構成要素や機能が省略されていてもよい。

以上のように、本発明にかかるオムニホイールは、簡素な構造を有し、段差への引っかかりが生じにくいという効果を有し、オムニホイール等として有用である。

１ 移動体、５ 駆動部、１０ オムニホイール、１１ ホイールボディ、２０ 保持部（端部外周部の一例）、２２ 平面、２３ 傾斜面、２５ 貫通孔、２８ ねじ（規制部材の一例）、２９ ワッシャ、３０ バレル、４０ シャフト

Claims (5)

1. ホイールボディと、
   それぞれ前記ホイールボディに支持されている複数のバレルとを備え、
   前記複数のバレルは、前記ホイールボディの回転軸を中心とする周方向に並んでおり、
   前記ホイールボディの外周部分であって前記ホイールボディの回転軸方向において前記ホイールボディの端にある端部外周部は、その端部外周部と前記ホイールボディの回転軸とを通る任意の平面における当該端部外周部の外周縁部が、当該平面に投影された少なくとも１つのバレルの外周縁よりも内側にある形状を有する、オムニホイール。
2. 前記端部外周部は、前記回転軸方向において前記オムニホイールの端に向かうほど前記ホイールボディの回転軸に近づく形状を有する面を有している、請求項１に記載のオムニホイール。
3. 前記周方向に並んだ２つのバレルの間にある前記端部外周部は、当該２つのバレルの対称面に対して垂直な平面を有している、請求項１又は２に記載のオムニホイール。
4. 前記複数のバレルのそれぞれは、前記ホイールボディに保持されているシャフトを中心に前記ホイールボディに対して回転可能であって、
   前記周方向に並んだ２つのバレルの間にある前記端部外周部は、当該２つのバレルのそれぞれのシャフトが通る２つの貫通孔を有しており、
   前記端部外周部には、前記２つの貫通孔をそれぞれ通る前記２つのシャフトの端部の位置を、各シャフトの長手方向において規制する規制部材が設けられている、請求項１から３のいずれかに記載のオムニホイール。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のオムニホイールと、
   前記オムニホイールを駆動する駆動部とを備える、移動体。

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