JP2023013260A - 自立姿勢を制御できるロッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッド自体を自立させると共に、自立する姿勢を自由にコントロールして種々の用途に使用する。
【解決手段】ロッド装置は、自立ロッド１と、自立ロッド１の自立姿勢を制御するコントローラ２とを備える。自立ロッド１は、棒状のロッド本体３と、コントローラ２から入力される自立姿勢にロッド本体３を制御する姿勢制御ユニット４を備える。コントローラ２は、ロッド本体３の自立姿勢を入力する入力部２１と、入力された自立姿勢を姿勢信号として出力する出力部２２を備える。姿勢制御ユニット４は、自立ロッド１の上端部に設けられて、横方向に空気を強制送風する送風機５と、送風機５を制御して、ロッド本体３をコントローラ２から入力される自立姿勢とする制御部６とを備える。ロッド装置は、コントローラ２から入力する姿勢信号で、姿勢制御ユニット４の制御部６が送風機５を制御して、ロッド本体３を自立姿勢に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステーを使用することなく自立する姿勢を制御できるロッド装置に関する。

ロッドは種々の用途に使用できる。たとえば、ロッドの先端にカメラを固定して種々の撮影に使用できる。この用途のロッドは、高い位置にカメラを配置して高所からの撮影が可能となる。ロッドに代わって、ドローンなどの無人飛行体にカメラを搭載して高所からの撮影はできるが、ドローンは空中にホバリングして撮影するので、風などの影響を受け易く、長い時間、安定して撮影するのが難しいことがある。

先端にカメラを連結している棒材の後端のグリップを撮影者が持って撮影する撮影ユニットは開発されている。この撮影ユニットは、棒材にプロペラを備える揚力装置を設けて、撮影者が軽い負担で重い通りの撮影ができる。

特開２０１７－４０８４６号公報

後端のグリップを握って操作する棒材に揚力装置を連結している撮影装置は、撮影者の手にかかる棒材と撮影部の重みを小さくして、撮影者はグリップを介して撮影部の位置をコントロールできる。しかしながら、この撮影装置は、撮影者が、グリップの向きで長い棒材の姿勢を調整するので、グリップのわずかな変化で棒材全体の姿勢が変化する。このため、棒材を特定の姿勢で保持するのが難しい欠点がある。さらに撮影者がグリップを握って棒材の姿勢を制御するので、長い時間一定の姿勢に保持し、あるいは特定の姿勢、たとえば棒材を所定の傾斜角に保持して水平面内で回転し、あるいは先端を特定の軌跡に沿って移動させる等の制御が難しい。

本発明は、さらに種々の用途に便利に使用できるロッド装置を目的として開発されたもので、本発明の大切な目的は、ロッド自体を自立させると共に、自立する姿勢を自由にコントロールして種々の用途に使用できる自立姿勢を制御できるロッド装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のある実施の態様にかかる自立姿勢を制御できるロッド装置は、自立ロッドと、自立ロッドの自立姿勢を制御するコントローラとを備える。自立ロッドは、棒状のロッド本体と、コントローラの出力部から入力される自立姿勢にロッド本体を制御する姿勢制御ユニットとを備える。コントローラは、ロッド本体を傾斜姿勢を含む姿勢で自立させる自立姿勢を入力する入力部と、入力部から入力された自立姿勢を姿勢信号として出力する出力部とを備える。姿勢制御ユニットは、自立ロッドの上端部に設けられて、自立ロッドの横方向に空気を強制送風する送風機と、送風機を制御して、ロッド本体をコントローラから入力される自立姿勢とする制御部とを備える。ロッド装置は、コントローラから入力する姿勢信号で、姿勢制御ユニットの制御部が送風機を制御して、ロッド本体を自立姿勢に保持する。

以上のロッド装置は、地面等のあらゆる物の上に載せて、ステーを使用することも支えることなく、ロッド本体を自立でき、しかもロッド本体の自立姿勢を入力部から入力する特定の傾動角にコントロールできるので、従来のロッド装置では実現できない種々の用途に便利に使用できる特長がある。例えば、ロッド本体の先端にカメラを連結して、高所の建造物等の構造物の状態を撮影するとき、垂直姿勢のロッドではカメラを撮影に最適な位置に配置できない用途においても、ロッド本体を傾斜姿勢で自立させて、カメラを最適位置に安定に配置して理想的な位置から最適なアングルで撮影できる。また、ロッド本体を自由な傾斜姿勢で自立できるので、例えば垂直姿勢では電線などの障害物が邪魔になってカメラを最適位置に配置できない環境においても、障害物の電線を避ける傾斜姿勢でロッド本体を自立させて、安全にカメラを最適位置に配置できる特長もある。さらに、ロッド本体はそれ自体が所定の傾斜姿勢に自立してカメラを最適位置に配置するので、ドローンをホバリングさせて一定の位置に配置するのに比較し、位置の変動を少なくして安定に最適位置に配置できる特長もある。また、長いロッドの後端に設けたグリップを握って、ロッドの先端を所定の位置に配置する装置に比較して、ロッド本体を安定して所定の傾斜姿勢に保持できる特長もある。それは、ロッド本体に設けている姿勢制御ユニットでロッド本体を自立するからである。

さらに、以上のロッド装置は、先端にカメラなどの撮影器を連結するロッド本体を、傾斜角度が時間と共に変化する自立姿勢にコントロールすることで、たとえば日の出を、太陽の昇り初めから完全に上がるまでの所定の時間に連続して撮影するときに、カメラの撮影位置を次第に移動させて、上る太陽と風景を、時間が経過するに従って撮影位置を変更することで、変化する景色の中で太陽が昇る状態を撮影できる。この撮影方法は従来の装置で実現できるが、従来の装置は地面にレールを設置し、このレールに連結している走行台にカメラを乗せて走行台を移動させて、変化する風景を撮影しているが、この撮影方法ではレールを地面に安定に固定する必要があって設置に手間がかかり、さらに、地面からの撮影に特定されるので、撮影に最適な高さにカメラを配置できず、最適なアングルでの撮影が難しいことがある。これに対して、以上のロッド装置は、地面などの上にロッド本体を載せて設置できるので、極めて簡単に設置でき、しかも特定の傾斜姿勢に自立できるので、水平面内のＸ軸方向、Ｙ軸方向、上下方向と立体的に最適位置に配置して、より最適なアングルで撮影できる特長がある。

ロッド本体は、カメラなどの撮影機のみでなく、先端に発光ダイオードなどの光源を固定して、先端を円形、ハート形に沿う軌跡に移動して、夜空に円形やハート形の光を軌跡を投影するなどの用途にも使用でき、また旗、幟、鯉のぼり等を連結して、ロッド本体を傾動させて、これらを風になびく状態とすることもできる。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、出力部を送信器とし、制御部が送信器から出力される信号の受信部を備えることができる。このロッド装置は、ロッド本体の自立姿勢を離れた位置から無線伝送して制御できる特長がある。

また、本発明の他の実施形態のロッド装置は、ロッド本体の上端にハンチング抑制重錘を連結して、姿勢制御ユニットのハンチングによる揺動を抑制して安定に自立できる。また、ハンチング抑制重錘が姿勢制御ユニットのハンチングを抑制するので、姿勢制御ユニットの送風機の電力消費を少なくできる特長がある。それは、ロッド本体のハンチングを抑制するために送風機が消費する電力を少なくできるからである。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、ロッド本体にハンチング抑制重錘を連結している垂直ロッドを備え、垂直ロッドの上端にハンチング抑制重錘を連結して、垂直ロッドの下端をロッド本体の上端に連結して、ハンチング抑制重錘でさらに効率よく、姿勢制御ユニットのハンチングによるロッド本体の揺動をによ抑制できる特長がある。また、軽いハンチング抑制重錘で効率よくロッド本体の揺動を抑制できる特長がある。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、上端にハンチング抑制重錘を連結している垂直ロッドをロッド本体の上端に脱着自在に連結することができる。このロッド装置は、運搬時に垂直ロッドとハンチング抑制重錘を分離して便利に持ち運びできる特長がある。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、ロッド本体の下端に、プラスチック発泡体などのクッション材を接合することができる。このロッド装置は、ロッド本体をあらゆる物の上、たとえば尖った物の先端に安定して載せて自立できるので、より広範囲な用途で便利に使用できる特長がある。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、クッション材を、プラスチック発泡体とすることができる。このロッド装置は、自立ロッドを地面や尖った突出部等の上に載せた状態で、プラスチック発泡体であるクッション材自体が自立ロッドで圧縮されて、スリップすることなく安定に種々の物の上に載せることができる。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、自立ロッドが設置される設置面に対してロッド本体を相対的に往復運動させて自立ロッドを跳動させる往復運動機構を備えることができる。このロッド装置は、往復運動機構で自立ロッドを設置面に対して跳動させて、自立ロッドを傾斜方向に移動できる。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、往復運動機構を、ロッド本体を振動させる振動機構としている。このロッド装置は、振動機構でロッド本体を振動させて、自立ロッドを設置面に対して跳動させて、自立ロッドを傾斜方向に移動できる。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、往復運動機構を、ロッド本体の下端の外部に配置された振動子を振動させる振動機構とすることができる。このロッド装置は、ロッド本体の外部に配置された振動子を振動機構で振動させて、振動子の振動で自立ロッドを設置面に対して跳動させて、自立ロッドを傾斜方向に移動できる。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、自立ロッドが、ロッド本体と設置面との間に配置される弾性体を備え、振動機構の振動と弾性体の弾性とでロッド本体を振動させて、自立ロッドを設置面に対して跳動させることができる。このロッド装置は、振動機構の振動数を弾性体に伝えることでロッド本体を効果的に往復運動できるので、振動機構と弾性体とで自立ロッドを確実に跳動させて、自立ロッドを傾斜方向に移動できる。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、往復運動機構が、自立ロッドの下端から弾性的に突出する往復運動体と、往復運動体を弾性的に押し出す弾性部材と、往復運動体を引き込んで弾性部材を弾性変形させる駆動部とを備えて、往復運動機構の動作状態において、自立ロッドから押し出される往復運動体を介して、自立ロッドを設置面に対して跳動させることができる。このロッド装置は、自立ロッドから弾性的に押し出される往復運動体で設置面を押圧することで自立ロッドを設置面に対して跳動させて、自立ロッドを傾斜方向に移動できる。

本発明の他の実施形態のロッド装置は、コントローラに、往復運動機構を動作状態と非動作状態に切り換える切換信号の入力部と、入力部から入力された切換信号を出力する出力部とを設け、姿勢制御ユニットには、往復運動機構を制御して、ロッド本体をコントローラから入力される切換信号で制御する制御部を設け、コントローラから入力される切換信号で往復運動機構を動作状態と非動作状態に制御することができる。このロッド装置は、入力部が往復運動機構を動作を制御して、ロッド本体を傾斜方向に移動できる特長がある。

本発明の一実施形態にかかるロッド装置の概略斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるロッド装置の水平断面図である。 本発明の一実施形態にかかるロッド装置の概略ブロック図である。 本発明の他の実施形態にかかるロッド装置の概略斜視図である。 複数のユニットロッドをソケットで連結する一例を示す拡大断面図である。 ロッド本体の下端部を示す拡大断面図である。 姿勢制御ユニットの他の一例を示す水平断面図である。 図１に示すロッド装置の姿勢制御ユニットがロッド本体の傾斜を補正する原理図である。 自立姿勢に制御されるロッド本体の上端がオーバーシュートしてハンチングする状態を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るロッド装置の使用例を示す概略図である。 本発明の他の実施形態にかかるロッド装置の概略斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかるロッド装置の概略斜視図である。 図１２に示すロッド装置の下端部の概略拡大断面図である。 振動機構の一例を示す概略垂直断面図である。 図１４に示す振動機構のＸＶ－ＸＶ線断面図である。 振動機構の他の一例を示す概略垂直断面図である。 図１７Ａ及び図１７Ｂは往復運動機構の他の一例を示す概略垂直断面図である。 図１８Ａ～図１８Ｃは往復運動機構の他の一例を示す概略垂直断面図である。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのロッド装置を例示するものであって、本発明はロッド装置を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

本発明の一実施形態に係るロッド装置を図１～図３に示す。図１はロッド装置の概略斜視図を、図２は図１に示すロッド装置の水平断面図を、図３はロッド装置の概略ブロック図をそれぞれ示している。図１と図２のロッド装置１００は、地面などの種々の物の上に載せて自立する自立ロッド１と、自立ロッド１の自立姿勢をコントロールするコントローラ２とを備える。

（自立ロッド１）
自立ロッド１は、棒状のロッド本体３と、ロッド本体３を自立姿勢に制御する姿勢制御ユニット４を備える。コントローラ２は、自立ロッド１を傾斜姿勢を含む姿勢で自立させる自立姿勢を入力する入力部２１と、入力部２１から入力された自立姿勢を姿勢信号として出力する出力部２２とを備える。姿勢制御ユニット４は、自立ロッド１の上端部に設けられて、自立ロッド１の横方向に空気を強制送風する送風機５と、送風機５の回転を制御して、ロッド本体３をコントローラ２から入力される自立姿勢とする制御部６を備える。以上のロッド装置１００は、コントローラ２の入力部２１でロッド本体３の自立姿勢を入力し、入力される姿勢信号で、姿勢制御ユニット４の制御部６が送風機５の回転を制御して、ロッド本体３を入力部２１から入力される自立姿勢に保持して、ロッド本体３の自立姿勢を入力部２１から入力される自立姿勢に制御する。さらに、自立ロッド１は、自立ロッド１が設置される設置面に対してロッド本体３を跳動させる往復運動機構を備えることができる。

（ロッド本体３）
ロッド本体３は、傾斜姿勢に自立できる強度のパイプが使用できる。パイプには、プラスチックパイプや金属パイプが使用できるが、好ましくはカーボン繊維やガラス繊維などの繊維強化プラスチックパイプが適している。ロッド本体３は可撓性のないロッドが使用できるが、可撓性のあるロッドも使用できる。可撓性のないロッドは、先端部のみにユニットを設けて、全体を直線状ないしほぼ直線状に保持して、所定の自立姿勢に自立できる。可撓性のあるロッドは、例えば図４に示すように、上端部に設けている姿勢制御ユニット４に加えて、中間部にもサブ姿勢制御ユニット４Ａを設けて、ロッドを湾曲する自立姿勢に自立できる。サブ姿勢制御ユニット４Ａのあるロッド装置２００は、各々の姿勢制御ユニット４を個別の自立姿勢に制御して、全体の自立姿勢を制御する。可撓性のロッド本体３に複数の姿勢制御ユニット４を設けているロッド装置２００は、中間に障害物がある使用環境において、障害物を避ける形状にロッド本体３を湾曲して自立姿勢に制御して、種々の用途に便利に使用できる。

ロッド本体３の全長は、用途を考慮して最適値に設定されるが、好ましくは１ｍ以上、さらに好ましくは１．５ｍ以上として用途に最適な長さとする。長いロッド本体３は、図５に示すように、複数のユニットロッド１１をソケット１２で連結して長くできる。ただ、長いロッド本体３は、図示しないが、複数のユニットロッドを伸縮できるように連結することもできる。ただし、複数のユニットロッドを伸縮自在に連結するロッド本体は、伸ばした状態で収縮しないように固定して、軸方向の荷重に耐える構造とする。このことを実現するために、伸縮自在なロッド本体は、固定状態に保持する固定機構を設けている。固定機構は、たとえば、伸長状態でユニットロッドの連結部において、内側のユニットロッドと外側のユニットロッドの両方に直径方向に貫通する止めピンを挿通するロック機構、あるいは筒状のユニットロッドの連結部をテーパー状として、伸長した状態で、内側のユニットロッドの外面を外側のユニットロッドの内面に加圧状態で密着させて、内側と外側のユニットロッド同士の摩擦抵抗で固定する機構とすることができる。

図５に示すように、複数のユニットロッド１１を連結するロッド本体３は、連結するユニットロッド１１の数を多くして長くできるので、全長を例えば５ｍ以上、好ましくは１０ｍ以上、さらに好ましくは２０ｍ以上とすることができる。

図６の拡大断面図に示すロッド本体３は、下端にクッション材１９を連結している。図のクッション材１９は上面に凹部１９Ａを設けて、この凹部１９Ａにロッド本体３の下端を案内して接合している。ただ、クッション材は、図示しないが、筒状のロッド本体の下端の開口部に挿入する挿入部を上部に設けると共に、下部にはロッド本体の下端開口縁に当接するフランジ部を設ける構造とすることもできる。このクッション材は、挿入部をロッド本体の下端から開口部に挿入して定位置に連結される。クッション材１９は、プラスチック発泡体やゴム状弾性体が適している。プラスチック発泡体のクッション材１９は、例えば連続気泡や独立気泡を有するウレタン発泡体が使用できるが、他のプラスチック発泡体も使用できる。クッション材１９は、自立ロッド１の自重で弾性変形する硬さで、地面や尖った突出部等の上に自立ロッド１を載せて、それ自体が自立ロッド１で圧縮されて、スリップすることなく安定に種々の物の上に載せることができる。

（コントローラ２）
コントローラ２は、ロッド本体３の自立姿勢を入力する入力部２１と、入力部２１から入力された自立姿勢を含む姿勢信号を出力する出力部２２とを備える。出力部２２は、好ましくは送信器２２Ａであって、姿勢信号を無線伝送して、自立ロッド１を所定の自立姿勢にコントロールする。無線伝送する出力部２２は、入力部２１から入力される信号で搬送波を変調して姿勢信号とし、姿勢信号を電力増幅して出力する。ロッド本体３の自立姿勢を無線伝送するロッド装置１００は、離れた位置からロッド本体３の自立姿勢をコントロールできるので便利に使用できる。ただし、本発明のロッド装置は、必ずしもロッド本体３の自立姿勢をコントローラ２から自立ロッド１に無線伝送することなく、有線でコントローラから自立ロッドに電送することもできる。

入力部２１は、ロッド本体３の傾斜方向と傾斜角度を入力できる全ての機構、例えばＸ軸方向とＹ軸方向に傾斜するスティック、Ｘ軸方向とＹ軸方向に伸びる十字状の押ボタンスイッチ、あるいはキーボードなどが使用できる。スティックの入力部２１は、操作しない状態でスティックを垂直姿勢に復帰させるバネ構造（図示せず）を備えており、Ｘ軸方向の傾斜角で電気抵抗が変化する可変抵抗器と、Ｙ軸方向の傾斜角で電気抵抗が変化する可変抵抗器からなるポテンションメーターを備えている。この入力部２１は、スティックのＸ軸方向の傾斜角を一方のポテンションメーターで検出して、Ｙ軸方向の傾斜角を他方のポテンションメーターで検出し、ポテンションメーターの電気抵抗でスティックの傾斜角を検出する。

スティックの傾斜角は電気抵抗で特定できるので、入力部２１はスティックにポテンションメーターを連結している。入力部２１は、スティックのＸ軸方向の傾斜を検出するＸ軸用のポテンションメーターと、Ｙ軸方向の傾斜を検出するＹ軸用のポテンションメーターを備える。

出力部２２は、Ｘ軸用のポテンションメーターとＹ軸用のポテンションメーターの電気抵抗を電圧信号に変換し、この電圧信号で搬送波を変調して、自立姿勢を特定する姿勢信号として出力する。出力部２２は、好ましくはＸ軸とＹ軸のポテンションメーターの電気抵抗から変換された電圧信号で、パルス幅を変調するＰＷＭ信号として出力する。自立姿勢で変調したＰＷＭの出力信号は、スティックのＸ軸方向の傾斜角を特定するパルス信号と、Ｙ軸方向の傾斜角を特定するパルス信号を一定の周期で時系列に出力する。

十字状の押ボタンスイッチの入力部は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に伸びる十字状の端部に押されてオン信号を出力する４個のスイッチを配置している。４個のスイッチはノーマルオフのスイッチで、Ｘ軸方向に伸びる両端部に配置される２個のスイッチは、Ｘ軸方向の傾斜角を特定し、Ｙ軸方向に伸びる両端部に配置させる２個のスイッチはＹ軸方向の傾斜角を特定する。例えば、ロッド本体を右側に傾斜するには、Ｘ軸方向に伸びる右端部を押して、ここに配置しているスイッチをオン状態とし、ロッド本体を左側に傾斜するには、Ｘ軸方向に伸びる左端部を押して、ここに配置しているスイッチをオン状態とする。出力部は、各々のスイッチから入力されるオン信号から、ロッド本体を自立させる姿勢信号を演算し、姿勢信号で搬送波を変調して出力する。

キーボードの入力部は、十字状の押ボタンスイッチと同様に、Ｘ軸方向とＹ軸方向に配置している４組のスイッチでロッド本体の自立姿勢を制御できる。押ボタンスイッチと同じように、４個のスイッチのオン信号でロッド本体の自立姿勢を特定する。出力部は、キーボードから入力されるオン信号を演算してロッド本体を自立させる姿勢信号を演算し、姿勢信号で搬送波を変調して送信する。

（姿勢制御ユニット４）
姿勢制御ユニット４は、自立ロッド１の上端部に連結されて、自立ロッド１の横方向に空気を強制送風する送風機５と、送風機５を制御して、ロッド本体３をコントローラ２から入力される自立姿勢とする制御部６を備える。制御部６は、コントローラ２から電送される姿勢信号を受信部７で受信し、受信する姿勢信号で送風機５を制御してロッド本体３を自立姿勢に制御する。

図３は姿勢制御ユニット４のブロック図を示している。この図の姿勢制御ユニット４の制御部６は、コントローラ２の信号を受信する受信部７と、ロッド本体３の姿勢を検出する姿勢検出部８と、姿勢検出部８で検出する検出姿勢を受信部７が受信する姿勢信号で特定される自立姿勢に比較して、検出姿勢の自立姿勢からの変位差を検出し、検出する変位差で送風機５の回転を制御する制御回路９とを備える。

（受信部７）
受信部７は、出力部２１が送信する姿勢信号を受信して、ロッド本体３を自立させる自立姿勢を検出する。姿勢検出部８は、ロッド本体３自体の姿勢を検出する。制御回路９は、受信部７で受信する自立姿勢から得られる自立姿勢を目標姿勢として、ロッド本体３を目標姿勢となるように送風機５を制御する。姿勢検出部８は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の傾斜角を検出する傾斜センサを備える。姿勢検出部８は、加速度センサを備えることもできる。加速度センサは、Ｘ軸方向とＹ軸方向の加速度を検出し、検出する加速度から傾斜方向と傾斜角を演算する。加速度センサが検出する加速度は、時間で積分して移動速度を、さらに移動速度を時間で積分して変位量を演算し、変位量からロッド本体３の傾斜方向と傾斜角を演算できる。さらに、姿勢検出部８は、ＧＰＳセンサを設けることもできる。ＧＰＳセンサは、基準位置からの変位を検出して、ロッド本体３の傾斜方向と傾斜角を検出できる。したがって、姿勢検出部８は、好ましくは、傾動センサ、加速度センサ、ＧＰＳセンサの検出値を演算して、全てのセンサの検出値からロッド本体３の傾斜方向と傾斜角を演算することで、より高い精度でロッド本体３の傾斜方向と傾斜を検出できる。ただ、姿勢検出部８は、何れか一組のセンサの検出値でロッド本体３の傾斜角と傾斜方向を演算することもできる。

（姿勢検出部８）
姿勢検出部８は、ロッド本体３に固定している部位の傾斜方向と傾斜角を検出する。傾斜センサは、ロッド本体３の上部に連結される姿勢制御ユニット４に設けられるので、ロッド本体３の上部に配置される。ロッド本体３は水平面内においてＸ軸方向とＹ軸方向の両方に傾斜するので、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の両方の傾斜角を検出して、ロッド本体３の傾斜方向と傾斜角を検出できる。したがって、傾斜センサは、Ｘ軸方向の傾斜角を検出するＸ軸傾斜センサと、Ｙ軸方向の傾斜角を検出するＹ軸傾斜センサとを備える。Ｘ軸傾斜センサとＹ軸傾斜センサは、互いに直交する方向の傾斜角を検出する。Ｘ軸傾斜センサとＹ軸傾斜センサで検出される傾斜角から、傾斜方向と傾斜角を演算する。

加速度センサは、連結している位置において、ロッド本体３の横方向、すなわちロッド本体３の軸方向に直交する方向の加速度を検出して、ロッド本体３の傾斜角と傾斜方向とを検出する。加速度センサは、加速度の方向と大きさから、傾斜の傾斜角と傾斜方向とを演算する。加速度センサは、ロッド本体３に固定される位置の傾斜角と傾斜方向を検出する。ロッド本体３は水平面内においてＸ軸方向とＹ軸方向の両方に加速されるので、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の両方の加速度を検出して、ロッド本体３の傾斜角と傾斜方向とを検出する。したがって、加速度センサは、Ｘ軸方向の加速度を検出するＸ軸加速度センサと、Ｙ軸方向の加速度を検出するＹ軸加速度センサとを備える。Ｘ軸加速度センサとＹ軸加速度センサは互いに直交する方向の加速度を検出する。Ｘ軸加速度センサとＹ軸加速度センサで検出される加速度から、ロッド本体３の横方向における加速度を演算する。加速度センサを連結している部分におけるロッド本体３の加速度は、ロッド本体３の傾斜に比例して大きくなるので、Ｘ軸加速度センサとＹ軸加速度センサとでＸ軸方向及びＹ軸方向の加速度を検出して、ロッド本体３の横方向における傾斜角と傾斜方向とを演算する。

ＧＰＳセンサは、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して位置、すなわち緯度と経度とを演算して地図上の位置を検出する。ＧＰＳセンサは、基準位置に対する相対位置を検出して、ロッド本体３の傾斜角と傾斜方向を検出する。ＧＰＳセンサは、ロッド本体３に連結している位置を基準位置として、この基準位置からのズレを相対位置として検出して、ロッド本体３の傾斜角と傾斜方向とを検出する。ロッド装置１００において、基準位置はロッド本体３の下端にＧＰＳセンサを配置して検出できるので、ロッド本体３に連結するＧＰＳセンサをロッド本体３の下端、あるいはロッド本体３を立てる位置に配置して検出できる。相対位置は、ロッド本体３の上端や中間部にＧＰＳセンサを連結して連結位置の位置を検出し、この連結位置と基準位置との差から検出される。ロッド本体３に連結されるＧＰＳセンサは、ロッド本体３に傾斜が発生すると連結位置が変化するので、基準位置からのズレ、すなわち相対位置として連結位置の傾斜を検出する。

（送風機５）
送風機５は、モーター１４でプロペラ１３を回転して空気を送風する。送風機５は送風する空気の反作用でロッド本体３を横方向に移動させる。送風機５は、モーター１４の回転数やプロペラ１３のピッチで風速を調整して、空気の反作用を調整して、ロッド本体３を自立姿勢に制御する。送風される空気の運動のエネルギーは、速度の自乗と空気の質量の積に比例して大きくなる。風速が２倍になると、空気の速度が２倍、単位時間に送風される空気量、すなわち質量は２倍になる。したがって、単位時間に送風される空気の運動のエネルギーは８倍に増加する。送風機５は、送風する空気に運動のエネルギーを与える反作用でロッド本体３を横方向に移動させるので、プロペラ１３で強制送風する風速を速くして空気の反作用でロッド本体３を横方向に移動させる修正力をコントロールできる。

プロペラ１３が強制送風する風速は、モーター１４の回転を速くし、あるいはプロペラ１３のピッチを大きくして速くできる。したがって、送風機５はモーター１４の回転数を調整し、あるいはプロペラ１３のピッチを調整して、風速、すなわちロッド本体３を横方向に移動する修正力をコントロールする。モーター１４の回転数で風速を調整する送風機５は、固定ピッチのプロペラ１３を回転して風速を調整する。プロペラ１３のピッチで風速を調整する送風機５は、プロペラ１３のピッチで風速を調整できるので、定回転のモーター１４を使用して風速を調整することができる。ただ、可変ピッチのプロペラを備える送風機は、モーター１４の回転数とプロペラ１３のピッチの両方を調整して風速をコントロールすることもできる。

固定ピッチのプロペラ１３を逆転しないモーター１４で回転する送風機５は、風速を調整できるが、空気の送風方向を反転できない。この姿勢制御ユニット４は、図２に示すように、互いに反対方向に空気を送風する一対の送風機５からなる対向送風機１０を備える。対向送風機１０は、片方の送風機５のモーター１４の回転数を他方の送風機５のモーター１４の回転数よりも速くし、あるいは片方の送風機５のモーター１４のみを回転して、他方のモーター１４の回転を停止し、あるいは低回転でアイドル回転して、ロッド本体３を横方向に移動させる。

プロペラ１３が可変ピッチの送風機５は、プロペラのピッチを反対方向として送風する空気の方向を反転できる。また、逆転するモーター１４を使用する送風機５は、モーター１４の回転方向を反転して、空気の送風方向を反転できる。その送風機５を備える姿勢制御ユニット４は、図７に示すように、２組の送風機５でロッド本体３を全方向に移動できるので、構造を簡単にできる。

逆転しないモーター１４の姿勢制御ユニット４は、強い修正力を必要としない送風機５を低回転でアイドル回転して、応答速度を速くできる。モーター１４がアイドル回転している送風機５は、所定の回転数に加速するまでの加速時間を短縮できるからである。応答速度の速い送風機５は、ロッド本体３を速やかに自立姿勢に制御できる。アイドル回転の回転数は、送風する空気による強い修正力が要求されないので低回転に設定される。たとえば、アイドル回転を最大回転数の１／１０以下に設定して消費電力は極めて少なくできる。プロペラが強制送風する風の運動のエネルギーが風速を弱くすると急激に減少して、モーターの消費電力が極限するからである。したがって、アイドル回転するモーター１４は、少ない消費電力で応答速度を速くして、ロッド本体３を速やかに自立姿勢に制御できる特長がある。可変ピッチのプロペラを備える送風機は、常にモーターを規定の回転数で連続的に回転しながら、ピッチを調整して強制送風して、モーターをアイドル回転させる方式よりもさらに応答速度を速くできる。この送風機は、強い修正力を必要としない状態では、プロペラのピッチを送風しない位置とするので、この状態でモーターの負荷は小さく消費電力も小さくできる。

また、図２に示す姿勢制御ユニット４は、複数の送風機５をロッド本体３の同じ位置、すなわち同じ高さに連結している。図２の姿勢制御ユニット４は、ロッド本体３の上端部に配置された収納部のユニットロッド１１を連結するソケット１２の両側に、連結アーム１５を介して送風機５を連結している。このように、同じ高さに送風機５を配置する構造においては、対向する送風機５同士を連結アーム１５を介して離して配置することで、送風される風の干渉を少なくできる。また、対向して配置される送風機５は、ロッド本体３の傾斜を補正するために、両方が同時に強制送風することはないので、対向する送風機５の風が干渉することはない。

送風機５は、図１と図２に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向に空気を送風して、各々の送風機５で送風する空気の風速を調整して、ロッド本体３を自立姿勢に制御できる。各々の送風機５は、制御回路９に制御されて、送風する空気の流速を制御してロッド本体３を自立姿勢に配置する。

制御回路９は、コントローラ２から入力される自立姿勢を目標姿勢として、各々の送風機５を制御して、ロッド本体３をコントローラ２から入力される自立姿勢に制御する。図８は、姿勢制御ユニット４をロッド本体３の真上側から見た概略図を示している。この図において、Ａ点は、コントローラ２から入力される自立姿勢にあるロッド本体３上端の位置を示している。Ｂ点は、姿勢検出部８で検出した姿勢にあるロッド本体３の上端の位置を示している。

（制御回路９）
制御回路９は、送風機５の回転を制御し（図３参照）、送風機５が空気を送風して発生する修正力で、ロッド本体３の上端位置を、図１及び図８に示すように、Ｂ点からＡ点に移動して、ロッド本体３をコントローラ２から入力される自立姿勢に制御する。送風機５は、ロッド本体３の横方向に空気を強制送風して発生する修正力で、ロッド本体３を自立姿勢に制御する。

図１及び図８は、ロッド本体３の上端部を姿勢制御ユニット４でベクトルＣで示す方向に移動して、検出姿勢のロッド本体３を自立姿勢に制御する状態を示している。ベクトルＣは、検出姿勢にあるロッド本体３と自立姿勢に移動されたロッド本体３の上端部の位置ずれ、すなわち変位ベクトルを示している。姿勢制御ユニット４は送風機５を制御して、検出姿勢（図１において鎖線で表示）のロッド本体３を変位ベクトルＣの方向に移動して自立姿勢に配置する。変位ベクトルＣは、図８に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向のベクトルＤとＥに分解できるので、姿勢制御ユニット４は、Ｘ軸方向に空気を送風する第１の送風機５Ａと、Ｙ軸方向に送風する第２の送風機５Ｂを備えている。制御回路９は、第１の送風機５Ａの回転方向と回転数を制御して、ベクトルＤの修正力を調整し、第２の送風機５Ｂの回転方向と回転数を制御して、ベクトルＥの修正力を調整する。制御回路９は、ベクトルＤの大きさに加えて、ロッド本体３のＸ軸方向の傾斜角から、第１の送風機５Ａの回転方向と回転数を演算して、ロッド本体３の上端をＸ軸方向に移動し、ベクトルＥの大きさに加えて、ロッド本体３のＹ軸方向の傾斜角から、第２の送風機５Ｂの回転方向と回転数を演算して、ロッド本体３の上端をＹ軸方向に移動して、ベクトルＣで示す方向に移動して、ロッド本体３を自立姿勢に制御する。

地面に垂直な姿勢から所定の角度で傾斜する自立姿勢に制御されるロッド本体３は、それ自体の重力で倒れようとする傾倒力が作用する。制御回路９は、ロッド本体３の傾倒力も考慮して、送風機５の回転方向と回転数を演算する。ロッド本体３の傾倒力は、傾斜角(θ)が大きくなるに従って増加するので、制御回路９は、自立姿勢からの変位差に加えて、ロッド本体３自体の傾斜角（θ）も考慮して送風機５の回転方向と回転数とを演算する。制御回路９は、ロッド本体３の傾斜角（θ）が大きくなり、かつ自立姿勢との変位差が大きくなるにしたがって送風機５の回転数を高くして、ロッド本体３を速やかに自立姿勢に制御する。制御回路９は、姿勢検出部８で検出したロッド本体３の検出姿勢と、コントローラ２から入力される自立姿勢との変位であるベクトルＣをＸ軸方向とＹ軸方向に分解し、Ｘ軸方向のベクトルＤの変位を第１の送風機５Ａで調整し、Ｙ軸方向のベクトルＥの変位を第２の送風機５Ｂで調整して自立姿勢とする。

以上の実施形態においては、４個の送風機５を有する１組の姿勢制御ユニット４をロッド本体３に設けて、この姿勢制御ユニット４の各送風機５の風速を調整して、ロッド本体３の傾斜を補正する構造を示したが、ロッド装置１００は、複数組の姿勢制御ユニット４を備えることもできる。このロッド装置は、ロッド本体３の長手方向に離れて複数組の姿勢制御ユニット４を連結することで、安定して自立姿勢に保持できる。とくに、長さの長いロッド本体３、すなわち、高さの高いロッド本体３において、中間部に複数組の姿勢制御ユニット４を配置することで、高いロッド本体３を安定して自立姿勢に保持できる。

図４に示すロッド装置２００は、複数本のユニットロッド１１をソケット１２を介して連結して、全体の高さを高くする状態を示している。このロッド装置２００は、２本のユニットロッド１１をソケット１２を介して連結する状態を示している。このロッド装置２００は、２本のユニットロッド１１を連結するソケット１２には姿勢制御ユニット４を設けることなく上下のユニットロッド１１を連結する構造とするが、図５に示すように、上下のユニットロッド１１を連結するソケット１２に、連結アーム１５を介して送風機５を備える姿勢制御ユニット４を配置することもできる。さらに、３本以上のユニットロッドをソケットを介して連結するロッド装置においては、下部に配置されたユニットロッドを連結するソケットには姿勢制御ユニットを設けることなく、中間部から上部において、上下のユニットロッドを連結するソケットには、連結アームを介して送風機を備える姿勢制御ユニットを配置してもよい。このように、ロッド本体３全体の高さを高くするロッド装置２００は、上端部だけでなく中間部にも姿勢制御ユニット４を設けることで、中間部における傾斜を補正することができる。このロッド装置２００は、中間部にも姿勢検出部８となるセンサを設けることで、高いロッド本体３の中間部における傾斜を検出しながら補正でき、ロッド本体３全体を安定して自立姿勢に保持できる。

送風機５で自立姿勢に制御するロッド本体３は、オーバーシュートによるハンチングが発生する。ハンチングで揺動するロッド本体３は、自立姿勢の安定性を阻害し、さらに、ハンチングの揺動を抑制するために送風機５が回転して、モーターの消費電力を増加させる弊害も発生する。図９のグラフは、自立姿勢に制御されるロッド本体３の上端がオーバーシュートしてハンチングする状態を示している。ロッド本体３のオーバーシュートによるハンチングは、設定値のオフセットを大きくする等の方法でハンチングの振幅を小さくできる。しかしながら、この方法はロッド本体３を自立姿勢に制御する時間遅れを大きくする。

（ハンチング抑制重錘１６、垂直ロッド１７）
図１の自立ロッド１は、オーバーシュートによるハンチングを抑制して送風機５の電力消費を低減するために、ロッド本体３の上端に、ハンチング抑制重錘１６を連結している。ハンチング抑制重錘１６は、ロッド本体３の上端に直接連結することもできるが、図１のロッド本体３は、垂直ロッド１７を介してハンチング抑制重錘１６をロッド本体３の上端に連結している。垂直ロッド１７は、ロッド本体３の上端に、ロッド本体３の長手方向に伸びる姿勢で脱着部１８を介して連結される。脱着部１８は、ロッド本体３の上端を筒状として、この筒状のロッド本体３に垂直ロッド１７の下端を引き抜き自在に挿入して連結している。垂直ロッド１７は、下端部を所定の長さでロッド本体３の筒内に嵌合構造に挿入して、脱着自在できるがロッド本体３と一体的に揺動する状態で連結される。

自立ロッド１は、垂直ロッド１７を長くして、ハンチング抑制重錘１６による慣性モーメントを大きくして、ハンチングによる揺動を効果的に抑制できる。したがって、ハンチング抑制重錘１６は、ロッド本体３の上端に直接に連結してハンチングによる揺動を抑制できるが、図１に示すように、垂直ロッド１７を介してロッド本体３の上端よりも上に連結することで、軽量化して効率よくロッド本体３のハンチングによる揺動を抑制できる。ハンチング抑制重錘１６の重量は、垂直ロッド１７の長さ、ロッド本体３の全長、姿勢制御ユニット４の重さを考慮して最適値に設定される。ハンチング抑制重錘１６の重量は、たとえば、垂直ロッド１７の長さが１０ｃｍないし３０ｃｍ、ロッド本体３の全長が２ｍないし４ｍ、姿勢制御ユニット４の重量が１００ｇないし５００ｇの自立ロッド１において、２００ｇないし２ｋｇとして、自立ロッド１のハンチングを効率よく抑制できる。

本発明者の試作したロッド装置１００は、ロッド本体３の全長を２ｍ、姿勢制御ユニット４の重量を１ｋｇとして、垂直ロッド１７とハンチング抑制重錘１６をロッド本体３に連結しない状態では、ロッド本体３の上端が、約１０ｃｍの振幅で、１秒間に数回の周期で揺動するが、このロッド本体３の上端に、長さを２０ｃｍとする垂直ロッド１７を介して、重量２００ｇのハンチング抑制重錘１６をロッド本体３の上端に連結すると、ハンチングによる揺動は、目視ではほとんど確認できない程度に抑制でき、送風機５のモーターの平均的な消費電力は、ロッド本体３を垂直姿勢とする状態で１／５以下に削減できた。

以上のロッド装置１００は、図１及び図１０に示すように、ロッド本体３の先端に機材３０としてカメラ３０Ａを連結して、高所の建造物等の構造物３１の状態を撮影する用途に使用できる。このロッド装置１００は、垂直姿勢のロッドではカメラを撮影に最適な位置に配置できない用途においても、図１０に示すように、ロッド本体３を傾斜姿勢で自立させて、カメラ３０Ａを最適位置に安定に配置して理想的な位置から最適なアングルで撮影できる。とくに、ロッド本体３を自由な傾斜姿勢で自立できるので、構造物３１の近傍に電線３２等の障害物があって、垂直姿勢のロッドではカメラを最適位置に配置できない環境においても、障害物の電線３２を避ける傾斜姿勢でロッド本体３を自立させて、安全にカメラ３０Ａを最適位置に配置できる。

さらに、ロッド装置１００は、カメラ３０Ａなどの撮影機のみでなく、図１１に示すように、ロッド本体３の上端等に発光ダイオード等の光源３３を固定して、照明やイルミネーションとして使用することができる。このロッド装置１００は、たとえば、ロッド本体３の先端が円形やハート形に沿う軌跡を移動するように自立姿勢をコントロールすることで、夜空に円形やハート形の光の軌跡を投影する用途に使用できる。

さらに、ロッド装置は、ロッド本体の先端にアンテナを固定することでアンテナ設備として使用できる。このロッド装置は、アンテナを高所の所定の位置に静止状態で配置することで、このアンテナを利用した良好で安定した送受信が実現できる。

さらにまた、ロッド装置は、ロッド本体に、旗、幟、鯉のぼり等を連結して、これらの支柱として使用できる。旗や鯉のぼりの支柱として使用されるロッド装置は、支柱となるロッド本体を傾動させて、これらを風になびく状態とすることができる。また、ロッド本体の先端を所定の軌跡に沿って、たとえば８の字状に移動させることで、無風状態であっても、旗や鯉のぼりを理想的な状態で風になびかせることができる。

以上のように、ロッド本体３を自立姿勢に保持できるロッド装置１００は、以下のようにして設置されて、所定の傾斜姿勢に保持される。
（１）ロッド本体３の上端部に姿勢制御ユニット４を設ける。図１に示す自立ロッド１は、姿勢制御ユニット４として４個の送風機５を設けている。図１の姿勢制御ユニット４は、４個の送風機５を同じ高さに配置している。ただ、複数の送風機は、上下に離して配置することもできる。また、ロッド本体３は、上端部に姿勢検出部８となるセンサ、例えば、ＧＰＳセンサや、傾斜センサ、加速度センサを固定することもできる。さらに、図１の自立ロッド１は、オーバーシュートによるハンチングを抑制して送風機５の電力消費を低減するために、ロッド本体３の上端に、ハンチング抑制重錘１６を連結している。ハンチング抑制重錘１６は、ロッド本体３の上端に直接連結することもできるが、図１のロッド本体３は、垂直ロッド１７を介してハンチング抑制重錘１６をロッド本体３の上端に連結している。

（２）ロッド本体３の上端部に所望の機材３０を取り付ける。図１に示すロッド装置１００は、ロッド本体３の上端に撮影用のカメラ３０Ａを固定している。このように、撮影に使用するロッド装置１００においては、ロッド本体３の先端にカメラ３０Ａを固定する。また、照明やイルミネーションとして使用するロッド装置においては、図１０に示すように、ロッド本体３の先端に発光ダイオード等の光源３３を固定する。さらに、アンテナ設備として使用するロッド装置においては、ユニットロッドの先端にアンテナを固定し、旗やのぼりの支柱として使用されるロッド装置においては、ロッド本体の所定の位置に旗やのぼりを取り付ける。

（３）機材３０、姿勢検出部８、及び複数の送風機５が固定されたロッド本体３を自立させると共に、コントローラ２を操作して、ロッド本体３の自立姿勢を入力する。ロッド装置１００は、ロッド本体３の傾斜姿勢が、コントローラ２から入力される自立姿勢となるように姿勢制御ユニット４を制御して、ロッド本体３の傾斜姿勢を制御する。

さらに、複数のユニットロッド１１をソケット１２で連結して１０ｍ以上の高さとするロッド装置は、以下のようにして設置される。
（１）最上段に配置されるユニットロッド１１の上端部に所望の機材３０を取り付ける。図４に示すロッド装置２００は、ロッド本体３の上端に撮影用のカメラ３０Ａを固定している。さらに、最上段に配置されるユニットロッド１１は、上端部に姿勢検出部８となるセンサ、例えば、ＧＰＳセンサや、傾斜センサ、加速度センサを固定することもできる。
（２）さらに、最上段に配置されるユニットロッド１１に姿勢制御ユニット４を設ける。図に示すロッド装置２００は、上段に配置されるユニットロッド１１の上端部に姿勢制御ユニット４を配置すると共に、このユニットロッド１１の下端部にはサブ姿勢制御ユニット４Ａを配置している。ただ、サブ姿勢制御ユニット４Ａは、１段目のユニットロッド１１と２段目のユニットロッド１１との連結部に配置することもできる。

（３）機材３０、姿勢検出部８、及び複数の送風機５が固定された最上段のユニットロッド１１を自立姿勢のまま持ち上げて、このユニットロッド１１の下端に２段目のユニットロッド１１を連結する。上下に配置されるユニットロッド１１同士は、ソケット１２を介して直線上に連結される。
なお、ユニットロッド１１を自立姿勢のまま持ち上げやすくするために、空気を下向きに送風してその反作用でユニットロッドを上方に引き上げる送風機をユニットロッドに設けることもできる。この構造によると、ユニットロッドを楽に上方に持ち上げることができる。

（４）さらに、３段目のユニットロッドを連結する際には、２段目のユニットロッドを持ち上げて、この２段目のユニットロッドの下端に３段目のユニットロッドを連結する。この場合、２段目のユニットロッド１１にサブ姿勢制御ユニットを配置し、あるいは、２段目のユニットロッドと３段目のユニットロッドとの連結部にサブ姿勢制御ユニットを配置することもできる。

（５）以下同様にして、複数本のユニットロッド１１を連結してロッド本体３全体の高さを高くして所望の高さとする。さらに、複数のユニットロッド１１を連結する工程において、ロッド本体３の中間部の所定の位置に、姿勢制御ユニット４を配置し、また姿勢検出部８であるセンサを配置する。

（往復運動機構４０）
図１及び図１２のロッド装置１００は、自立ロッド１が設置される設置面３５に対してロッド本体３を相対的に往復運動させて自立ロッド１を跳動させる往復運動機構４０を備える。このロッド装置１００は、往復運動機構４０の動作状態において、自立ロッド１を設置面３５に対して跳動させて、自立ロッド１を傾斜方向に移動させることができる。往復運動機構４０は、自立ロッド１が設置される設置面３５に対して、ロッド本体３を相対的に往復運動させる構造としている。自立ロッド１は、設置面３５に対してロッド本体３が往復運動する反動で、自立ロッド１の下端が設置面３５から離れるように小刻みに跳ねる運動を繰り返して跳動する。

（振動機構４１）
図１及び図１２の自立ロッド１は、往復運動機構４０として、ロッド本体３を振動させる振動機構４１を備えている。振動機構４１は、筒状のロッド本体３の内部に固定されて、ロッド本体３を振動させることでロッド本体３を設置面３５に対して往復運動させて自立ロッド１を跳動させる。振動機構４１がロッド本体３を振動する周波数は、ロッド本体３を効率よく振動して傾斜方向に移動できる周波数、例えば５Ｈｚ～１００ｋＨｚ、好ましくは１０Ｈｚ～５０ｋＨｚ、さらに好ましくは３０Ｈｚ～１０ｋＨｚとする。ロッド本体３の振動機構４１は、現在使用されており、さらにこれから開発される振動機構を利用できるが、たとえば、モーターの回転軸に偏心カムを固定した振動機構、交流の電磁石で磁性体を振動させる振動機構、あるいは超音波振動子で超音波振動させる振動機構などが使用できる。モーターで偏心カムを回転する振動機構は、モーターの回転数で振動の周期を、偏心カムの重量と偏心位置とで振動の強度を調整できる。電磁石で磁性体を振動させる振動機構は、電磁石に供給する交流電力の周波数で振動の周期を、電圧で振動の振幅を調整できる。超音波振動子で超音波振動させる振動機構は、超音波振動子に供給する交流電力の周波数で振動の周期を、電力で振幅を調整できる。超音波振動の振動機構は、超音波振動子に供給する交流電力の周波数を可聴周波数よりも高くして、騒音レベルを低くしてロッド本体を振動できる。振動機構４１は、図１２に示すように、ロッド本体３を振動して、傾斜姿勢にあるロッド本体３を傾斜方向に移動できる。振動機構４１は、ロッド本体３の振動の周期と振幅を調整して、スムーズにロッド本体３を傾斜方向に移動できる。

ロッド本体３を振動させる振動機構４１は、ロッド本体３を軸方向に縦振動する機構とし、あるいは、ロッド本体３を軸方向と交差する方向に横振動する機構とすることができる。さらに、振動機構４１は、ロッド本体３の振動方向を特定することなく、ロッド本体３を振動させる構造とすることもできる。

ロッド本体３を縦振動させる振動機構４１は、たとえば、モーターの回転軸がロッド本体３の軸方向に対して垂直姿勢となるようにモーターを配置し、モーターの回転軸に固定された偏心カムを回転することにより、ロッド本体３を軸方向に縦振動させる。ロッド本体３を縦振動させる振動機構４１は、ロッド本体３の中央よりも下方、好ましくは下部に配置することにより、ロッド本体３の下端を接地面に対して効率よく振動できる。このように、ロッド本体３を縦振動させる振動機構４１を備える自立ロッド１は、垂直姿勢に近いロッド本体３を効率よく往復運動させて自立ロッド１を設置面３５に対して跳動できる。

ロッド本体３を軸方向に対して交差する方向に横振動させる振動機構４１は、たとえば、モーターの回転軸がロッド本体３を軸方向と同方向となるようにモーターを配置し、モーターの回転軸に固定された偏心カムを回転することにより、ロッド本体３を軸方向に対して横振動させる。この振動機構４１は、簡単な構造で筒状の本体ロッド３に内蔵できる特長がある。ロッド本体３を横振動させる振動機構４１は、好ましくは、ロッド本体３の下端部に配置することにより、ロッド本体３の下端を接地面に対して効率よく振動できる。このように、ロッド本体３を横振動させる振動機構４１を備える自立ロッド１は、鉛直方向から傾斜された姿勢にあるロッド本体３の下端を効率よく往復運動させて自立ロッド１を設置面３５に対して跳動できる。

図１及び図１２の振動機構４１は、筒状のロッド本体３の内部に固定している。この構造は、自立ロッド１の外観を良くしながら省スペースに配置できる特長がある。ただ、振動機構４１は、ロッド本体３の外部に固定し、あるいは、一部がロッド本体３の外部に突出するように配置することもできる。ロッド本体の外部に固定される振動機構は、ロッド本体に対して脱着自在な構造で固定することができる。このように脱着自在な振動機構は、ロッド本体の全長に応じて固定位置を変更して効率よく振動できる位置に配置できる特徴がある。なお、ロッド本体３に対して脱着自在な振動機構においては、姿勢制御ユニット４のコントローラ２とは別の第２のコントローラ（図示せず）から送信される切換信号を受信する受信部を備えて、この第２のコントローラにより振動機構をオンオフに切り換える構造とすることもできる。

振動機構４１でロッド本体３が振動される自立ロッド１は、図１２に示すように、下端にクッション材に代わって弾性的に振動する弾性体２５を設けることができる。図１２及び図１３に示す自立ロッド１は、ロッド本体３と設置面３５との間に配置される弾性体２５を備えている。図の自立ロッド１は、ロッド本体３の下端に固定されるキャップ部材２３を介して弾性体２５を固定している。弾性体２５は、直接に設置面３５に接触する構造とすることもできるが、好ましくは、図１３に示すように、接触部材２６を介して設置面３５に配置する。このような接触部材２６には、硬質のゴムやプラスチックが使用できる。

弾性体２５はコイルバネや板バネ等の金属製のバネ材が適している。この弾性体２５は、振動のエネルギー吸収を少なくして、ロッド本体３を効率よく振動できるからである。バネ材の弾性体２５は、それ自体が弾性変形して、ロッド本体３を振動できる姿勢、例えばコイルバネとロッド本体３の中心軸を同軸に配置して、ロッド本体３を効率よく縦振動できる。下端に弾性体２５を固定しているロッド本体３は、弾性体２５の弾性を調整して、ロッド本体３の共振周波数で弾性体２５を弾性変形させることで、より効率よくロッド本体３を振動できる。この往復運動機構４０は、振動機構４１の振動と弾性体２５の弾性とでロッド本体３を振動させて、自立ロッド１を設置面３５に対して効率よく跳動させることができる。とくに、振動機構４１の振動と弾性体２５の弾性とでロッド本体３を共振させることで、より効果的にロッド本体３を往復運動させて自立ロッド１を跳動できる。以上の構造の往復運動機構４０によると、振動機構４１の振動数に対してロッド本体３の共振周波数を低くしながら、所定の周波数で自立ロッド１を跳動させて、自立ロッド１を効率よく移動できる。ただ、ロッド本体３は、下端に弾性体２５を固定することなく振動で傾斜方向に移動できるので、必ずしも下端に弾性体を固定する必要はない。

以上の振動機構４１は、ロッド本体３の内部に固定されて、ロッド本体３を振動させる構造としているが、ロッド装置は、ロッド本体３の下端部に振動機構４１を設け、この振動機構４１で振動される振動子４２をロッド本体３の下端の外部に設けて、この振動子４２をロッド本体３に対して振動させる構造とすることもできる。この振動機構４１も、振動子４２を振動させることでロッド本体３を設置面３５に対して相対的に往復運動させて自立ロッド１を跳動させる。振動子４２を振動させる振動機構４１も、振動子４２を軸方向と交差する方向に横振動する機構とし、あるいは振動子４２を軸方向に縦振動する機構とすることができる。さらに、振動機構４１は、振動子４２の振動方向を特定することなく、ロッド本体３に対して振動させる構造とすることもできる。また、振動機構４１が振動子４２を振動する周波数も前述の範囲とすることができる。すなわち、振動子４２を効率よく振動させてロッド本体３を傾斜方向に移動できるように、周波数を、例えば５Ｈｚ～１００ｋＨｚ、好ましくは１０Ｈｚ～５０ｋＨｚ、さらに好ましくは３０Ｈｚ～１０ｋＨｚとする。さらに、振動子４２を振動させる振動機構４１も、前述と同様の機構とすることができ、現在使用され、さらにこれから開発される振動機構を利用できる。

振動子４２を軸方向に対して交差する方向に横振動させる振動機構４１の一例を図１４と図１５に示す。これらの図に示すロッド装置１００は、ロッド本体３の下端部に振動機構４１を配置すると共に、この振動機構４１で横振動される振動子４２をロッド本体３の外部であってロッド本体３の下面に配置している。図１４の振動機構４１は、筒状の本体ロッド３の内部に配置されて、回転軸に偏心カム２８を固定しているモーター２７と、本体ロッド３の下端開口部に固定されて、振動子４２の移動によって変形する弾性体２９とを備えている。弾性体２９はゴム状弾性体で形成されており、モーター２７で回転される偏心カム２８によって横方向に移動する振動子４２の移動を許容する弾性を有している。図に示す弾性体２９は、筒状の本体ロッド３の内側に沿って挿入される筒部２９Ａと、本体ロッド３の端面に当接する鍔部２９Ｂとを一体的に連結している。弾性体２９は、筒部２９Ａに挿入されるモーター２７を定位置に固定すると共に、筒部２９Ｂの開口部側には振動子４２の連結筒部４２Ａを挿入して固定している。振動子４２は、鍔部２９Ｂの表面に配置される円盤状の本体部と、本体部の中央部に一体的に連結されて弾性体２９の筒部２９Ａに挿入される連結筒部４２Ａとを備えている。振動子４２は、たとえばプラスチックまたは硬質のゴムで形成される。図に示す連結筒部４２Ａは、内部に偏心カム２８を挿入できるスペースを有する筒状で、その内面には軸方向に伸びる複数の縦リブ４２Ｂを一体成形している。この構造の振動機構４１は、図１５に示すように、連結筒部４２の内側で回転する偏心カム２８の先端が縦リブ４２Ｂを押圧する状態で、図１４に示すように、振動子４２が横方向に移動して弾性体２９の筒部２９Ａを弾性変形させる。これにより、偏心カム２８の回転に沿って移動する振動子４２は、円運動を描くように移動して横振動する。

これに対して、振動子４２を縦振動させる振動機構４１の一例を図１６に示す。この図に示すロッド装置１００は、ロッド本体３の下端部に振動機構４１を配置すると共に、この振動機構４１で縦振動される振動子４２をロッド本体３の外部であってロッド本体３の下面に配置している。図に示す振動機構４１は、交流の電磁石（図示せず）で磁性体（図示せず）を振動させる機構としており、本体ロッド３の下端開口部を弾性体２９で閉塞すると共に、弾性体２９の中心部に設けた貫通孔２９Ｃには、磁性体に連結されたロッド４３を貫通させている。弾性体２９はゴム状弾性体で形成されており、往復運動するロッド３６で縦方向に移動する振動子４２の移動を許容する弾性を有している。図に示す振動子４２は、下面をドーム状の湾曲面とすると共に、上面を平面状として弾性体２９の下面に密着させている。弾性体２９を貫通するロッド４３は、本体ロッド３の外部まで突出しており、その先端には振動子４２を固定している。この振動機構４１は、ロッド４３を軸方向に往復運動させることによって、振動子４２を縦振動させる。

さらに、振動子を縦振動させる振動機構は、図示しないが、モーターと、モーターで回転される回転体と、この回転体の偏心された位置に連結されたコンロッドとを備え、モーターで回転される回転体を介してコンロッドを縦方向に往復運動させてコンロッドの先端に連結された振動子を軸方向に往復運動させて振動子を振動させる構造とすることもできる。

さらに、自立ロッドは、図示しないが、振動子と設置面との間に弾性体を配置することもできる。この自立ロッドも、振動機構の振動と弾性体の弾性とでロッド本体を効率よく振動させて、自立ロッドを設置面に対して効率よく跳動できる。

さらに、往復運動機構４０は、図１７Ａ及び図１７Ｂに示す構造とすることもできる。この図に示す往復運動機構４０は、自立ロッド１の下端から弾性的に突出する往復運動体４４と、この往復運動体４４を弾性的に押し出す弾性部材４５と、往復運動体４４を引き込んで弾性部材４５を弾性変形させる駆動部４６とを備えている。

図１７に示す往復運動体４４は、ロッド本体３の軸方向に延長されたロッド部材４４Ａで、ロッド本体３の下端を閉塞するキャップ部材２３を貫通してロッド本体３の下端から外部に突出すると共に、下端には設置面３５に接触する接触部材２６を固定している。キャップ部材２３は、ロッド部材４４Ａを軸方向に往復運動させるガイド筒部２３Ａを備えている。ロッド部材４４Ａは金属ロッドで、一端にはキャップ部材２３の内側面に当接するフランジ部４４Ｂを固定して、往復運動のストロークを制限している。図の弾性部材４５は押しバネで、中心にはロッド部材４４Ａを挿通している。弾性部材４５は、ロッド部材４４Ａの下端に固定された接触部材２６とキャップ部材２３との間に配置されており、ロッド部材４４Ａが上方に引き込まれる状態で弾性変形して収縮し、ロッド部材４４Ａが開放されると復元してロッド部材４４Ａをロッド本体３の下端から弾性的に突出させる構造としている。

図の駆動部４６は電磁石４７を備えており、ロッド部材４４Ａの上端にはコイル状の電磁石４７の内部に引き込まれるプランジャー部４８を連結している。この駆動部４６は、往復運動機構４０の動作状態で、電磁石４７をオン状態とし、電磁石４７でプランジャー部４８を吸着して往復運動体４４を上方に移動させる。上方に移動する往復運動体４４は、接触部材２６を引き寄せて弾性部材４５を収縮させる。さらに、駆動部４６は、往復運動機構４０の非動作状態で、電磁石４７をオフ状態に切り換えてプランジャー部４８の吸着状態を解除する。プランジャー部４７が吸着されない往復運動体４４は、弾性部材４５の弾性により下方に押し出されて、ロッド部材４４Ａがキャップ部２３から突出する。このとき、ロッド本体３の下端から弾性的に突出する往復運動体４４の下端に固定された接触部材２６が設置面３５を押圧する反作用で、ロッド本体３が設置面３５から離れる方向に押し出されると共に、その反動で接触部材２６が設置面３５から離れて、自立ロッド１は跳動する。

以上の自立ロッド１は、往復運動機構４０によってロッド本体３が設置面３５に対して上昇する運動と、重力によってロッド本体３が落下する運動とを繰り返すことによって設置面３５に対して相対的に往復運動する。自立ロッド１は、往復運動機構４０によって、下端が設置面３５から離れるように小刻みに跳ねる状態で跳動し、傾斜方向に移動する。

さらに、自立ロッド１の下端から往復運動体４４を弾性的に突出させる往復運動機構４０は、駆動部４６を図１８に示す構造とすることもできる。図１８に示す往復運動機構４０は、往復運動体４４であるロッド部材４４Ａを引き込む駆動部４６がサーボモーター５０を備えている。図１８に示す駆動部４６は、サーボモーター５０とこのサーボモーター５０で回転される回転体５１と、サーボモーター５０の回転軸から偏心して回転体５１に固定された駆動ピン５２と、ロッド部材４４Ａの上端に固定されて回転体５１に固定された駆動ピン５２で駆動される連結駆動部５３とを備えている。連結駆動部５３は、正面視を略コ字状として、中央部には駆動ピン５２を案内するスリット５４を軸方向と交差する方向（図においては軸方向と直交する方向）に開口している。この連結駆動部５３は、図１８Ａに示すように、往復運動体４４がロッド本体３の下端から突出された位置にある状態では、スリット５４の開口部が回転体５２の下端部に位置するように配置される。回転体５２の下端部に位置する連結駆動部５３は、回転する回転体５１の駆動ピン５２がスリット５４に案内される。スリット５４に駆動ピン５２が案内された状態で回転体５１が回転されると、図１８Ｂ及び図１８Ｃで示すように、回転軌跡に沿って移動する駆動ピン５２がスリット５４の内部を移動しながら連結駆動部５３を回転体５１の上部に向かって移動させて、往復運動体４４が上方に引き上げられる。弾性部材４５は、ロッド部材４４Ａの下端に固定された接触部材２６とキャップ部材２３との間に配置されており、ロッド部材４４Ａが上方に引き上げられる状態で弾性変形して収縮する。さらに、図１８Ｃで示す状態から回転体５１が回転されると、回転軌跡に沿って駆動ピン５２がスリット５４の外側に移動し、往復運動体４４が弾性部材４５の弾性により下方に押し出されて、ロッド部材４４Ａがキャップ部２３から突出する。このとき、ロッド本体３の下端から弾性的に突出する往復運動体４４の下端に固定された接触部材２６が設置面３５を押圧する反作用で、ロッド本体３が設置面３５から離れる方向に押し出されると共に、その反動で接触部材２６が設置面３５から離れて、自立ロッド１は跳動する。図のロッド部材４４Ａは、上端部にはキャップ部材２３の内側面に当接するフランジ部４４Ｂを固定しており、弾性部材４５で押し出されるロッド部材４４Ａの突出量を制限している。

（入力部２４）
往復運動機構４０を動作状態と非動作状態に制御するために、図１及び図３のコントローラ２は、往復運動機構４０を動作状態と非動作状態に切り換える切換信号の入力部２４と、入力部２４から入力された切換信号を出力する出力部２２の送信器２２Ａとを備える。図１のコントローラは、入力部２４として切換スイッチ２４Ａを設けている。切換スイッチ２４Ａのオンオフ信号は、切換信号として送信器２２Ａから送信される。このコントローラ２は、たとえば切換スイッチ２４Ａのオン状態で、往復運動機構４０を動作状態とする切換信号を送信して、振動機構４１や駆動部４６を動作状態とする。コントローラ２の送信器２２Ａから送信される切換信号は、姿勢制御ユニット４の制御部５に設けている受信部７で受信される。受信部７で受信した切換信号によって往復運動機構４０を制御して、往復運動機構４０を動作状態と非動作状態に切り換える。

以上のロッド装置１００は、図１２に示すように、ロッド本体３を所定の傾斜姿勢とする状態で、往復運動機構４０が設置面３５に対してロッド本体３を相対的に往復運動させて自立ロッド１を跳動させることで自立ロッド１を矢印Ａで示す方向に移動できるので、さらに、種々の用途に便利に使用できる特長がある。

本発明のロッド装置によると、ロッド本体を自立させると共に、自立する姿勢を自由にコントロールできるので、ロッド本体の先端にカメラを固定してカメラによる撮影に使用し、またロッド本体の先端に光源を固定して照明やイルミネーションとして使用し、あるいは、アンテナを固定して非常用のアンテナとして使用し、あるいはまた旗やのぼりの支柱として好適に使用できる。

１００、２００…ロッド装置
１…自立ロッド
２…コントローラ
３…ロッド本体
４…姿勢制御ユニット
４Ａ…サブ姿勢制御ユニット
５…送風機
５Ａ…第１の送風機
５Ｂ…第２の送風機
６…制御部
７…受信部
８…姿勢検出部
８Ａ…傾斜センサ
９…制御回路
１０…対向送風機
１１…ユニットロッド
１２…ソケット
１３…プロペラ
１４…モーター
１５…連結アーム
１６…ハンチング抑制重錘
１７…垂直ロッド
１８…脱着部
１９…クッション材
１９Ａ…凹部
２１…入力部
２２…出力部
２２Ａ…送信器
２３…キャップ部材
２３Ａ…ガイド筒部
２４…入力部
２４Ａ…切換スイッチ
２５…弾性体
２６…接触部材
２７…モーター
２８…偏心カム
２９…弾性体
２９Ａ…筒部
２９Ｂ…鍔部
２９Ｃ…貫通孔
３０…機材
３０Ａ…カメラ
３１…構造物
３２…電線
３３…光源
３５…設置面
４０…往復運動機構
４１…振動機構
４２…振動子
４２Ａ…連結筒部
４２Ｂ…縦リブ
４３…ロッド
４４…往復運動体
４４Ａ…ロッド部材
４４Ｂ…フランジ部
４５…弾性部材
４６…駆動部
４７…電磁石
４８…プランジャー部
５０…サーボモーター
５１…回転体
５２…駆動ピン
５３…制御部
５４…スリット

Claims (13)

1. 自立ロッドと、
   前記自立ロッドの自立姿勢を制御するコントローラとを備え、
   前記自立ロッドは、
   棒状のロッド本体と、
   前記ロッド本体の自立姿勢を制御する姿勢制御ユニットとを備え、
   前記コントローラは、
   前記ロッド本体を傾斜姿勢を含む姿勢で自立させる自立姿勢を入力する入力部と、
   前記入力部から入力された自立姿勢を姿勢信号として出力する出力部とを備え、
   前記姿勢制御ユニットは、
   前記自立ロッドの上端部に設けられて、前記自立ロッドの横方向に空気を強制送風する送風機と、
   前記送風機を制御して、前記ロッド本体を前記コントローラから入力される自立姿勢とする制御部とを備え、
   前記コントローラから入力される姿勢信号で、前記姿勢制御ユニットの制御部が前記送風機を制御して、前記ロッド本体を自立姿勢に保持する自立姿勢を制御できるロッド装置。
2. 請求項１に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記出力部が送信器で、
   前記制御部が、前記送信器から出力される信号の受信部を備えることを特徴とする自立姿勢を制御できるロッド装置。
3. 請求項１又は２に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記自立ロッドが、前記ロッド本体の上端に連結してなるハンチング抑制重錘を備えることを特徴とする自立姿勢を制御できるロッド装置。
4. 請求項３に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記ロッド本体に前記ハンチング抑制重錘を連結してなる垂直ロッドを有し、
   前記垂直ロッドが、上端に前記ハンチング抑制重錘を連結して、下端を前記ロッド本体の上端に連結してなることを特徴とする自立姿勢を制御できるロッド装置。
5. 請求項４に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記垂直ロッドが、前記ロッド本体の上端に脱着自在に連結されてなることを特徴とする自立姿勢を制御できるロッド装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記ロッド本体の下端に連結してなるクッション材を備えることを特徴とする自立姿勢を制御できるロッド装置。
7. 請求項６に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記クッション材が、プラスチック発泡体であることを特徴とする自立姿勢を制御できるロッド装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか一に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記自立ロッドが、前記自立ロッドが設置される設置面に対して前記ロッド本体を相対的に往復運動させて前記自立ロッドを跳動させる往復運動機構を備える自立姿勢を制御できるロッド装置。
9. 請求項８に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
   前記往復運動機構が、前記ロッド本体を振動させる振動機構である自立姿勢を制御できるロッド装置。
10. 請求項８に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
    前記往復運動機構が、前記ロッド本体の下端の外部に配置された振動子を振動させる振動機構である自立姿勢を制御できるロッド装置。
11. 請求項９または１０に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
    前記自立ロッドが、前記ロッド本体と設置面との間に配置される弾性体を備えており、 前記振動機構の振動と前記弾性体の弾性とで前記ロッド本体を振動させて、前記自立ロッドを設置面に対して跳動させる自立姿勢を制御できるロッド装置。
12. 請求項８に記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
    前記往復運動機構が、
    前記自立ロッドの下端から弾性的に突出する往復運動体と、
    前記往復運動体を弾性的に押し出す弾性部材と、
    前記往復運動体を引き込んで前記弾性部材を弾性変形させる駆動部と、
    を備えており、
    前記往復運動機構の動作状態において、前記自立ロッドから押し出される前記往復運動体を介して、前記自立ロッドを設置面に対して跳動させる自立姿勢を制御できるロッド装置。
13. 請求項８ないし１２のいずれかに記載の自立姿勢を制御できるロッド装置であって、
    前記コントローラが、
    前記往復運動機構を動作状態と非動作状態に切り換える切換信号の入力部と、
    前記入力部から入力された切換信号を出力する出力部とを備え、
    前記姿勢制御ユニットは、
    前記往復運動機構を制御して、前記ロッド本体を前記コントローラから入力される切換信号で制御する制御部を備え、
    前記コントローラから入力される切換信号で前記往復運動機構を動作状態と非動作状態に制御する自立姿勢を制御できるロッド装置。

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