JP2022158559A - 回転機構、及び支持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】構成する部材間での導電性を確保した回転機構、及び支持機構の提供。【解決手段】回転機構１００は、第１中空部１０５を含む第１軸部１０３及び第１電気的接続点１０６を有する第１基部１１０を備える。回転機構は、第１基部に対して回転可能に設けられ、第２中空部１１４を含む第２軸部を有する第１回転部１１０を備える。回転機構は、第１回転部に対してスライド可能に設けられ、第２電気的接続点１２２を有する第１スライド部１２０を備える。回転機構は、第１中空部及び第２中空部内を通り、第１電気的接続点と第２電気的接続点とを電気的に接続する第１ケーブル１３０とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、回転機構、及び支持機構に関する。

特許文献１には、撮像装置を回転可能に支持する支持機構が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１９－２０３９３８号公報

支持機構を構成する部材間での導電性の改善が望まれている。

本発明の一態様に係る回転機構は、第１中空部を含む第１軸部及び第１電気的接続点を有する第１基部を備えてよい。回転機構は、第１基部に対して回転可能に設けられ、第２中空部を含む第２軸部を有する第１回転部を備えてよい。回転機構は、第１回転部に対してスライド可能に設けられ、第２電気的接続点を有する第１スライド部を備えてよい。回転機構は、第１中空部及び第２中空部内を通り、第１電気的接続点と第２電気的接続点とを電気的に接続する第１ケーブルとを備えてよい。

第２軸部は、第１中空部内に配置されてよい。回転機構は、第１軸部と第２軸部とを回転可能に連結するベアリングをさらに備えてよい。

第１回転部は、絶縁部材を介して第１スライド部をスライド可能に保持してよい。

第１スライド部は、第１ケーブルの一部を収容する第３中空部を含んでよい。

第１スライド部が回転部に対して第１位置から第２位置までスライドする場合に、第１ケーブルの一部は、第３中空部で、折れ曲がってよい。

第１基部は、第１軸部の周囲に配置される複数のコイルを有してよい。第１回転部は、複数のコイルに対向して配置される複数の磁石を有してよい。

本発明の一態様に係る支持機構は、搭載物を回転可能に支持する支持機構でよい。支持機構は、搭載物を回転させる上記回転機構を備えてよい。第１スライド部は、搭載物を支持してよい。

本発明の一態様に係る支持機構は、第１中空部を含む第１軸部及び第１電気的接続点を有する第１基部と、第１基部に対して回転可能に設けられ、第２中空部を含む第２軸部を有する第１回転部と、第１回転部に対してスライド可能に設けられ、第２電気的接続点を有する第１スライド部と、第１中空部及び第２中空部内を通り、第１電気的接続点と第２電気的接続点とを電気的に接続する第１ケーブルとを備える一対の第１回転機構を備えてよい。一対の第１スライド部は、一対の第１回転機構の間に配置される搭載物を保持してよい。一対の第１回転機構により搭載物を第１軸を中心に回転させてよい。

支持機構は、一対の第１基部を保持する保持部材を備えてよい。支持機構は、保持部材を介して搭載物を第２軸を中心に回転させる第２回転機構を備えてよい。支持機構は、第３中空部を含む第３軸部及び第３電気的接続点を有する第２基部と、第２基部に対して回転可能に設けられ、第４中空部を含む第４軸部を有する第２回転部と、第２回転部に対してスライド可能に設けられ、第４電気的接続点を有する第２スライド部と、第３中空部及び第４中空部内を通り、第３電気的接続点と第４電気的接続点とを電気的に接続する第２ケーブルとを備える第３回転機構を備えてよい。第２スライド部は、第２回転機構を保持してよい。第３回転機構は、第２スライド部を介して搭載物を第３軸を中心に回転させてよい。

搭載物は、撮像装置でよい。

本発明の一態様によれば、支持機構を構成する部材間での導電性を改善できる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

撮像システムの外観斜視図を示す図である。 撮像システムを上から見た平面図である。 スライド部が基部に対して第１位置にある場合の第１回転機構の基部側から見た平面図である。 図３に示すＡ－Ａ断面図である。 スライド部が基部に対して第２位置にある場合の第１回転機構の基部側から見た平面図である。 図５に示すＡ－Ａ断面図である。 第１回転機構の回転部側から見た平面図である。 図７に示すＡＡ－ＡＡ断面図である。 ベアリングの外観斜視図である。 第１回転機構の基部側から見た斜視図である。 基部に対して回転部及びスライド部を回転させた状態での第１回転機構の基部側から見た斜視図である。 無人航空機及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

図１は、本実施形態に係る撮像システム１０の外観斜視図を示す。図２は、撮像システム１０を上から見た平面図である。撮像システム１０は、ジンバル５０、及び撮像装置５００を備える。撮像装置５００は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されるイメージセンサを備える。イメージセンサは、レンズを介して結像された像を撮像する。

ジンバル５０は、撮像装置５００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置５００をピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、一対の第１回転機構１００、第１アーム２５０、第２回転機構３００、第２アーム３５０、及び第３回転機構４００を備える。第１回転機構１００、第２回転機構３００、及び第３回転機構４００は、モータを内蔵する。

一対の第１回転機構１００は、基部１０１、回転部１１０、及びスライド部１２０を備える。回転部１１０は、基部１０１に対して回転可能に設けられる。スライド部１２０は、回転部１１０に対してスライド可能に設けられる。一対のスライド部１２０は、撮像装置５００を保持する。一対のスライド部１２０のそれぞれの一端は、撮像装置５００の両側面に固定される。一対の回転部１１０は、一対のスライド部１２０を介して撮像装置５００をピッチ軸を中心に回転させる。

第１アーム２５０は、中央部分で第２回転機構３００に対して回転可能に連結される。第１アーム２５０の両端に、基部１０１が一体的に設けられる。第２回転機構３００は、第１アーム２５０を介して撮像装置５００をロール軸を中心に回転させる。

第２回転機構３００は、第２アーム３５０と一体的に構成される。第２アーム３５０は、第３回転機構４００に対して回転可能に設けられる。第３回転機構４００は、基部４０１、回転部４１０、及びスライド部４２０を備える。回転部４１０は、基部４０１に対して回転可能に設けられる。スライド部４２０は、回転部４１０に対してスライド可能に設けられる。スライド部４２０は、第２アーム３５０と一体的に構成される。回転部４１０は、スライド部４２０及び第２アーム３５０を介して撮像装置５００をヨー軸を中心に回転させる。

図３は、スライド部１２０が基部１０１に対して第１位置にあるときの第１回転機構１００の基部１０１側から見た平面図である。図３において、図４は、図３に示すＡ－Ａ断面図である。図５は、スライド部１２０が基部１０１に対して第２位置にあるときの第１回転機構１００の基部１０１側から見た平面図である。図６は、図５に示すＡ－Ａ断面図である。第１位置にあるときのスライド部１２０の撮像装置５００と連結される一端は、第２位置にあるときのスライド部１２０の撮像装置５００と連結される一端よりも、基部１０１に対して遠い位置にある。

図４に示すように、基部１０１は、ステータ１０２、及びコイル１０４を有する。ステータ１０２は、中央部分に、中空部１０５を含む軸部１０３を有する。コイル１０４は、ステータ１０２に固定されている、基部１０１は、第１電気的接点となるネジ１０６をさらに有する。ネジ１０６は、ステータ１０２にネジ止めされる。

回転部１１０は、ロータ１１１を有する。ロータ１１１は、中央部分に、中空部１１４を含む軸部１１２を有する。軸部１１２は、軸部１０３の中空部１０５内に配置される。第１回転機構１００は、軸部１０３と軸部１１２とを回転可能に連結する２つのベアリング１４０をさらに有する。

ロータ１１１は、コイル１０４に対向する位置に磁石１１７を有する。回転部１１０は、ロータ１１１をカバーするスライドアームベース１１３をさらに有する。スライドアームベース１１３は、ロータ１１１にネジ１１６によりネジ止めされ、ロータ１１１と一体的に構成される。回転部１１０は、スライドアームベース１１３をカバーするスライドアームカバー１１５をさらに有する。

スライド部１２０は、スライドアームベース１１３に対してスライド可能に保持されるスライドアーム１２１を有する。スライドアーム１２１は、中空部１２３を含む。スライド部１２０は、第２電気的接点となるネジ１２２をさらに有する。

第１回転機構１００は、ケーブル１３０をさらに有する。ケーブル１３０は、接地ケーブルである。ケーブル１３０は、第１電気的接点であるネジ１０６と、第２電気的接点であるネジ１２２とに電気的に接続される。ケーブル１３０の一端は、ネジ１０６でステータ１０２に固定され、ケーブル１３０の他端は、ネジ１２２でスライドアーム１２１に固定される。ケーブル１３０は、中空部１０５及び中空部１１４を通る。すなわち、ケーブル１３０は、中空部１０５内に配置される中空部１１４内を通る。

図７は、第１回転機構１００の回転部１１０側から見た平面図である。図８は、図７に示すＡＡ－ＡＡ断面図である。スライドアームベース１１３及びスライドアームカバー１１５は、絶縁部材１２４を介してスライドアーム１２１をスライド可能に保持する。絶縁部材１２４は、スライドアーム１２１がスライドアームベース１１３及びスライドアームカバー１１５に対してスライドしやすい表面を有する。絶縁部材１２４は、フッ素樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成されてよい。

第１回転機構１００は、固定ネジ１１８をさらに有する。固定ネジ１１８は、スライドアーム１２１をスライドアームベース１１３及びスライドアームカバー１１５に対して固定する。固定ネジ１１８は、スライドアームカバー１１５の側面のネジ穴に挿入され、台座１１９を介してスライドアーム１２１をスライドアームベース１１３に押し付ける。台座１１９は、ＰＯＭ（ポリアセタール）樹脂と、ステンレスとの二層構造で構成されてよい。ＰＯＭ（ポリアセタール）樹脂の部分が、スライドアーム１２１に接触し、スライドアーム１２１が傷つくことを防止する。

図９は、ベアリング１４０の外観斜視図である。ベアリング１４０は、外側リング１４２と、外側リング１４２の内側に配置される内側リング１４４と、外側リング１４２と内側リング１４４との間に配置される複数のボール１４６とを有する。外側リング１４２と内側リング１４４とは、ボール１４６を介して互いに回転可能である。

ここで、基部１０１と、スライド部１２０とは、接地するために、電気的に接続されることが望ましい。しかし、スライドアーム１２１は、スライドアームベース１１３及びスライドアームカバー１１５に対して非金属性の絶縁部材１２４を介して保持されている。また、ベアリング１４０を構成する外側リング１４２及び内側リング１４４は、ボール１４６と点接触している。したがって、外側リング１４２と内側リング１４４との導電性は不安定である。外側リング１４２のボール１４６と接触する溝部分、及び内側リング１４４のボール１４６と接触する溝部分にグリスを塗布することで、外側リング１４２と内側リング１４４との導電性を確保することが考えられる。しかし、ジンバル５０が長期間使用されることで、グリスが剥がれ、外側リング１４２と内側リング１４４との導電性が悪化する可能性がある。

また、ベアリング１４０を使用せずに、基部１０１に対して回転部１１０を回転させる場合には、軸部１０３と軸部１１２との間に隙間が必要であり、この場合でも、基部１０１と、スライド部１２０との導電性は不安定になる。

そこで、本実施形態に係る第１回転機構１００によれば、ケーブル１３０を介して、ステータ１０２と、スライドアーム１２１とを電気的に接続する。ケーブル１３０は、折り曲げ可能な柔軟性のあるケーブルである。図６に示すように、スライドアーム１２１は、中空部１２３を有し、ケーブル１３０の一部は、中空部１２３内に配置される。したがって、スライドアーム１２１がスライドアームベース１１３及びスライドアームカバー１１５に対して第１位置から第２位置までスライドする場合に、ケーブル１３０の一部は、中空部１２３内で、折れ曲がり、基部１０１とスライド部１２０との導電性を確保できる。

図１０は、第１回転機構１００の基部１０１側から見た斜視図である。図１１は、基部１０１に対して回転部１１０及びスライド部１２０を回転させた状態での第１回転機構１００の基部１０１側から見た斜視図である。図１１に示すように、スライド部１２０と基部１０１とはケーブル１３０で電気的に接続されているので、基部１０１に対して回転部１１０及びスライド部１２０を回転させた状態でも、基部１０１とスライド部１２０との導電性を確保できる。

第３回転機構４００は、第１回転機構１００と同様な構成でよい。すなわち、第３回転機構は、基部４０１と、基部４０１に対して回転可能に設けられる回転部４１０と、回転部４１０に対してスライド可能に回転部４１０に保持されるスライド部４２０とを有する。スライド部４２０は、第２アーム３５０と一体的に構成される。基部４０１と、スライド部４２０とは、第１回転機構１００と同様に、ケーブルを介してそれぞれの電気的接点で電気的に接続される。ケーブルは、第１回転機構１００と同様に、基部１０１の軸部の中空部、及び回転部４１０の軸部の中空部内を通る。

上記のような撮像装置５００は、移動体に搭載されてもよい。撮像装置５００は、図１２に示すような、無人航空機（ＵＡＶ）に搭載されてもよい。ＵＡＶ６００は、ＵＡＶ本体６４０、ジンバル６２０、複数の撮像装置６３０、及び撮像装置５００を備えてよい。ジンバル６２０、及び撮像装置５００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ６００は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。

ＵＡＶ本体６４０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体６４０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ６００を飛行させる。ＵＡＶ本体６４０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ６００を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ６００は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像装置５００は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル６２０は、撮像装置５００を回転可能に支持する。ジンバル６２０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル６２０は、撮像装置５００を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル６２０は、撮像装置５００を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル６２０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置５００を回転させることで、撮像装置５００の姿勢を変更してよい。

複数の撮像装置６３０は、ＵＡＶ６００の飛行を制御するためにＵＡＶ６００の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６３０が、ＵＡＶ６００の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６３０が、ＵＡＶ６００の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６３０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６３０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６３０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ６００の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ６００が備える撮像装置６３０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ６００は、少なくとも１つの撮像装置６３０を備えていればよい。ＵＡＶ６００は、ＵＡＶ６００の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６３０を備えてもよい。撮像装置６３０で設定できる画角は、撮像装置５００で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６３０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

遠隔操作装置６５０は、ＵＡＶ６００と通信して、ＵＡＶ６００を遠隔操作する。遠隔操作装置６５０は、ＵＡＶ６００と無線で通信してよい。遠隔操作装置６５０は、ＵＡＶ６００に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ６００の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ６００の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ６００が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ６００は、遠隔操作装置６５０から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ６００を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ６００は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ６００は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ６００の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 撮像システム
５０ ジンバル
１００ 第１回転機構
１０１ 基部
１０２ ステータ
１０３ 軸部
１０４ コイル
１０５ 中空部
１０６ ネジ
１１０ 回転部
１１１ ロータ
１１２ 軸部
１１３ スライドアームベース
１１４ 中空部
１１５ スライドアームカバー
１１６ ネジ
１１７ 磁石
１１８ 固定ネジ
１１９ 台座
１２０ スライド部
１２１ スライドアーム
１２２ ネジ
１２３ 中空部
１２４ 絶縁部材
１３０ ケーブル
１４０ ベアリング
１４２ 外側リング
１４４ 内側リング
１４６ ボール
２５０ 第１アーム
３００ 第２回転機構
３５０ 第２アーム
４００ 第３回転機構
４０１ 基部
４１０ 回転部
４２０ スライド部
５００ 撮像装置
６００ ＵＡＶ
６２０ ジンバル
６３０ 撮像装置
６４０ ＵＡＶ本体
６５０ 遠隔操作装置

Claims (10)

1. 第１中空部を含む第１軸部及び第１電気的接続点を有する第１基部と、
   前記第１基部に対して回転可能に設けられ、第２中空部を含む第２軸部を有する第１回転部と、
   前記第１回転部に対してスライド可能に設けられ、第２電気的接続点を有する第１スライド部と、
   前記第１中空部及び前記第２中空部内を通り、前記第１電気的接続点と前記第２電気的接続点とを電気的に接続する第１ケーブルと
   を備える回転機構。
2. 前記第２軸部は、前記第１中空部内に配置され、
   前記回転機構は、前記第１軸部と前記第２軸部とを回転可能に連結するベアリングをさらに備える、請求項１に記載の回転機構。
3. 前記第１回転部は、絶縁部材を介して前記第１スライド部をスライド可能に保持する、請求項１に記載の回転機構。
4. 前記第１スライド部は、前記第１ケーブルの一部を収容する第３中空部を含む、請求項１に記載の回転機構。
5. 前記第１スライド部が前記回転部に対して第１位置から第２位置までスライドする場合に、前記第１ケーブルの一部は、前記第３中空部で、折れ曲がる、請求項４に記載の回転機構。
6. 前記第１基部は、前記第１軸部の周囲に配置される複数のコイルを有し、
   前記第１回転部は、前記複数のコイルに対向して配置される複数の磁石を有する、請求項１に記載の回転機構。
7. 搭載物を回転可能に支持する支持機構であって、
   前記搭載物を回転させる請求項１から６の何れか１つに記載の回転機構を備え、
   前記第１スライド部は、搭載物を支持する、支持機構。
8. 第１中空部を含む第１軸部及び第１電気的接続点を有する第１基部と、前記第１基部に対して回転可能に設けられ、第２中空部を含む第２軸部を有する第１回転部と、前記第１回転部に対してスライド可能に設けられ、第２電気的接続点を有する第１スライド部と、前記第１中空部及び前記第２中空部内を通り、前記第１電気的接続点と前記第２電気的接続点とを電気的に接続する第１ケーブルとを備える一対の第１回転機構を備え、
   一対の前記第１スライド部は、前記一対の第１回転機構の間に配置される搭載物を保持し、
   前記一対の第１回転機構により前記搭載物を第１軸を中心に回転させる、支持機構。
9. 一対の前記第１基部を保持する保持部材と、
   前記保持部材を介して前記搭載物を第２軸を中心に回転させる第２回転機構と、
   第３中空部を含む第３軸部及び第３電気的接続点を有する第２基部と、前記第２基部に対して回転可能に設けられ、第４中空部を含む第４軸部を有する第２回転部と、前記第２回転部に対してスライド可能に設けられ、第４電気的接続点を有する第２スライド部と、前記第３中空部及び前記第４中空部内を通り、前記第３電気的接続点と前記第４電気的接続点とを電気的に接続する第２ケーブルとを備える第３回転機構とを備え、
   前記第２スライド部は、前記第２回転機構を保持し、
   前記第３回転機構は、前記第２スライド部を介して前記搭載物を第３軸を中心に回転させる、請求項８に記載の支持機構。
10. 前記搭載物は、撮像装置である、請求項９に記載の支持機構。

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