JP4127321B2 - 全方向移動車両 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全方向移動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホロノミック（ｈｏｌｏｎｏｍｉｃ）全方向移動車両が注目されている。従来の車両において、単純に車輪を操舵して移動する場合では、前に進んでいた状態から左右に移動しようとすると、車輪を９０度回転しなければならないため、車輪の方向を変える時間が必要であり運動性能が制約されていた。ホロノミック全方向移動車両はそれに対し，平面上で前後左右方向そして回転方向とすべての方向に瞬時に移動できる特性を有し、狭いところで機敏な全方向移動を可能とするものである。
【０００３】
図９は、従来のホロノミック全方向移動車両（以下、単に「全方向移動車両」という）の例を示すものである（例えば、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２参照。）。全方向移動車両１は、基板２と、この基板２に取り付けられた４つの駆動部３と、この駆動部３をコントロールする制御系からなっている。駆動部３は、４つに限定されない。３つ以上であればよい。
【０００４】
図１０は、全方向移動車両の駆動部３を示す裏面図と側面図である。駆動部３は、平行リンク機構４と、小車輪６と、動力部５からなっている。平行リンク機構４は、回転フレーム８が回転してもそれに備え付けられた複数の小車輪６が常に平行を保つ機構である。小車輪６は、平均リンク機構４に取り付けられ、荷重を支えるものである。小車輪６の接地の機構については、後に詳しく述べる。動力部５は、回転フレーム７を回転されるための動力を発生させるものである。回転フレーム７を回転させる機構については、後に詳しく述べる。
【０００５】
図１１は、平行リンク機構４を模式的に示したものである。平行リンク機構４は、中央軸、回転フレーム７，８、および複数の小車輪支持体１１からなるものである。
【０００６】
中央軸（図示していない）は、回転軸９ａと回転軸９ｂを有している。回転軸９ａと回転軸９ｂは、それぞれの軸方向において、離れた位置にある。回転軸９ａと回転軸９ｂは、それぞれの軸に垂直な方向において、所定の距離Ｘだけ離れている。
【０００７】
回転フレーム７は、円盤からなる。回転フレーム７は、その中心が回転軸９ａに取り付けられている。回転フレーム７は、回転軸９ａのまわりに回転自在の状態にある。
【０００８】
回転フレーム８は、円盤からなる。回転フレーム８は、回転フレーム７に対して、手前側（図面上）にずれて存在する。回転フレーム８は、その中心が回転軸９ｂに取り付けられている。回転フレーム８は、回転軸９ｂのまわりに回転自在の状態にある。回転軸９ａと回転軸９ｂが距離Ｘだけ離れているので、回転フレーム７と回転フレーム８は、同じく距離Ｘだけ離れている。
【０００９】
小車輪支持体１１の左端（図面上）には支持軸１１ａが固定されている。回転フレーム７には、回転軸９ａを中心とする円周上の一定間隔毎に複数の支持軸１１ａが回転自在に支持されている。
【００１０】
小車輪支持体１１の右端（図面上において小車輪６の裏側）には支持軸１１ｂが固定されている。回転フレーム８には、回転軸９ｂを中心とする円周上の一定間隔毎に複数の支持軸１１ｂが回転自在に支持されている。
【００１１】
回転フレーム７上の円周の直径と回転フレーム８上の円周の直径は同じである。小車輪支持体１１の支持軸１１ａと支持軸１１ｂは、所定の距離Ｘだけ離れている。回転軸９ａと回転軸９ｂの中心を通る直線と、小車輪支持体１１の支持軸１１ａと支持軸１１ｂの中心を通る直線は平行になる。
【００１２】
複数の小車輪支持体１１の支持軸１１ｂには小車輪６が支持されている。各小車輪６の回転面は、支持軸１１ａと支持軸１１ｂの中心を通る直線と平行になる。
【００１３】
回転フレーム７を時計回りまたは反時計回りに回すと、小車輪支持体１１の作用により、回転フレーム８が回転フレーム７と同じ方向に回転する。このとき、各小車輪支持体１１の支持軸１１ａと支持軸１１ｂの中心を通る直線は、全て同じ方向を向き互いに平行になる。このため、各小車輪６の回転面は互いに平行になる。立体的な平行リンク機構を構成することで常に小車輪６の向きを一定に保っている。
【００１４】
図１２は、全方向移動車両の平行リンク機構を示し、小車輪の接地状態を示す側面図である。
【００１５】
中央軸９は、回転軸９ａと回転軸９ｂを有している。回転軸９ａと回転軸９ｂは、それぞれの軸に垂直な方向において、所定の距離Ｘだけ離れている。
【００１６】
回転フレーム７は、回転軸９ａのまわりに回転自在の状態にある。回転フレーム８は、回転フレーム７に対して、下側（図面上）にずれて存在する。回転フレーム８は、回転軸９ｂのまわりに回転自在の状態にある。回転フレーム７と回転フレーム８は、所定の距離Ｘだけ離れている。
【００１７】
小車輪支持体１１の左端（図面上）には支持軸１１ａが固定されている。回転フレーム７には、複数の支持軸１１ａが回転自在に支持されている。
【００１８】
小車輪支持体１１の右端（図面上）には支持軸１１ｂが固定されている。回転フレーム８には、複数の支持軸１１ｂが回転自在に支持されている。小車輪支持体１１の支持軸１１ａと支持軸１１ｂは、所定の距離Ｘだけ離れている。小車輪支持体１１の支持軸１１ｂには小車輪６が支持されている。
【００１９】
各小車輪６の回転面は互いに平行になる。立体的な平行リンク機構を構成することで常に小車輪６の向きを一定に保っている。
【００２０】
支持体１２は、その右端（図面上）が中央軸９に固定されている。これにより平行リンク機構４および小車輪６は支持体１２に支持される。支持体１２の左端（図面上）は基板２（図示していない）に連結している。
【００２１】
動力部５は、駆動部３の動力源となるものであり、回転フレーム７を回転させている。
【００２２】
平行リンク機構４を支持する支持体１２は、基板２（図示していない）に対して傾けて支持されている。そのため、複数の小車輪６がなす平面は走行面１３に対して傾いている。その結果、平行リンク機構４の先端にある１組または２組の小車輪６のみが同時に接地するようになっている。
【００２３】
駆動部３の動きについて説明する。図１３は、駆動部３を示す平面図、正面図、側面図、裏面図、および斜視図である。
【００２４】
動力部５は、電気モータ、減速ギア、および歯車からなる。電気モータはバッテリーまたは電源からの通電により回転動力を発生させる。減速ギアは、電気モータからの回転動力の回転数を小さくし、回転動力を歯車に伝える。
【００２５】
回転フレーム７の外周面には平歯が設けられ、歯車７ａを形成している。動力部５の歯車は歯車７ａを駆動する。回転フレーム７が回転することにより、回転フレーム８が回転する。
【００２６】
回転フレーム８が回転することにより、複数の小車輪６が回転する。複数の小車輪６のうち先端（回転フレーム８の中心に対して動力部５と反対側）の１組または２組の小車輪６が走行面（図示していない）に接している。図１３（ｄ）に示すように、先端の小車輪６は走行面に対してＡ方向の駆動力を発生させる。
【００２７】
図１４は、駆動部３を示す側面図および斜視図である。動力部５の歯車５ａは、回転フレーム７の歯車７ａを駆動する。
【００２８】
図９に示すように、駆動部３を４つ基板２に固定することにより、全方向移動車両１は、前後、左右、および斜め方向の直進運動、ならびに時計回り反時計回りの回転運動を滑らかにかつ瞬時に行うことができる。
【００２９】
【特許文献１】
特開２００２−１２７９３１号公報
【非特許文献１】
駄本理一郎，Ｗｅｎｄｙ Ｃｈｅｎｇ 廣瀬茂男：Ｖｕｔｏｎ−ＩＩ：Ｏｍｎｉ−Ｄｉｓｋを用いた全方向走行車の開発，第６回ロボティクスシンポジア，ｐｐ．２５５−２６０（２００１）
【非特許文献２】
Ｒｉｉｃｈｉｒｏ Ｄａｍｏｔｏ ａｎｄ Ｓｈｉｇｅｏ Ｈｉｒｏｓｅ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｏｌｏｎｏｍｉｃ Ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｎａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ “Ｖｕｔｏｎ−ＩＩ" ｗｉｔｈＯｍｎｉ−Ｄｉｓｃｓ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｂｏｔｉｃｓａｎｄ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ（２００２．４） Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２， ｐｐ．１８６−１９２
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の全方向移動車両では、駆動部３の傾き角が固定されているために、段差の乗り越え性能がよくなく、小さな段差でも乗り越えることができないという問題がある。
【００３１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、段差の乗り越え性能に優れた全方向移動車両を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明の全方向移動車両は、以下のものを有する。（イ−１）基板。（イ−２）以下のものを有する複数の平行リンク機構。（イ−２−１）所定距離だけ離れた第１の回転軸と第２の回転軸を有する中央軸、（イ−２−２）上記第１の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第１の回転フレーム、（イ−２−３）上記第２の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第２の回転フレーム、（イ−２−４）上記所定距離だけ離れた第１の支持軸と第２の支持軸を有し、小車輪を支持する複数の小車輪支持体であって、上記第１の支持軸は上記第１の回転フレームに回転自在に支持され、上記第２の支持軸は上記第２の回転フレームに回転自在に支持されるもの。（イ−３）上記中央軸に固定され、上記基板に連結する第１の支持体。この全方向移動車両は、以下のことを特徴とする。（ロ−１）上記第１の支持体は、上記基板の平面に平行な第３の回転軸まわりに回転自在に支持される。この全方向移動車両は、以下のものを有することを特徴とする。（ハ−１）上記第３の回転軸と上記基板の間に介在し、上記第３の回転軸を上記基板に対して接近・離間させるリンク。本発明により、平行リンク機構を自由に傾けることができる。
【００３３】
上述の全方向移動車両は、以下のものを有することが好ましい。（イ）第３の回転軸まわりに第１の支持体を回転させるアクチュエータ。本発明により、アクチュエータで平行リンク機構を傾けることができる。
【００３４】
本発明の全方向移動車両は、以下のものを有する。（イ−１）基板。（イ−２）以下のものを有する複数の平行リンク機構（イ−２−１）。所定距離だけ離れた第１の回転軸と第２の回転軸を有する中央軸、（イ−２−２）上記第１の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第１の回転フレーム、（イ−２−３）上記第２の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第２の回転フレーム、（イ−２−４）上記所定距離だけ離れた第１の支持軸と第２の支持軸を有し、小車輪を支持する複数の小車輪支持体であって、上記第１の支持軸は上記第１の回転フレームに回転自在に支持され、上記第２の支持軸は上記第２の回転フレームに回転自在に支持されるもの。（イ−３）上記中央軸に固定され、上記基板に連結する第１の支持体。この全方向移動車両は、以下のことを特徴とする。（ロ−１）上記第１の支持体は、上記基板の平面に平行な第３の回転軸まわりに回転自在に支持される。（ハ−１）第３の回転軸を介して第１の支持体と連結し、基板の平面に垂直な回転軸まわりに回転自在に基板に支持される第２の支持体、（ハ−２）上記第１の支持体と上記第２の支持体の間にあるアクチュエータ。本発明により、１つのアクチュエータにより平行リンク機構を傾けることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
まず、全方向移動車両にかかる第１の発明の実施の形態について説明する。
図１は、第１の発明の実施の形態にかかる全方向移動車両を示す平面図および側面図である。
【００３６】
基板２は、全方向移動車両１の上部にあり、荷物や人などを載せる板である。
【００３７】
基板２には、リンク支持部１４が固定されている。リンク支持部１４は、１つの駆動部３に対して、２つ設けられている。それぞれのリンク支持部１４には、回転軸１４ａが固定されている。
【００３８】
リンク１５は、細長い板状の形状を有している。リンク１５は、１つの駆動部３に対して、２つ設けられている。リンク１５の右端（図面上）と左端（図面上）にはそれぞれ孔が設けられている。リンク１５の左端の孔には、回転軸１４ａがはめ込んである。リンク１５は、回転軸１４ａのまわりに自由に回転できる。
【００３９】
支持体１６は、円盤形状をしており、その大きさは回転フレーム７と同程度である。支持体１６の上側（図面上）には、回転軸１６ａが固定されている。回転軸１６ａの両端には、リンク１５の右端（図面上）の孔がはまり込んでいる。支持体１６は、回転軸１６ａを中心として自由に回転することができる。２つのリンク支持部１４と２つのリンク１５を回転軸１４ａを介して連結し、この２つのリンク１５を回転軸１６ａと連結することにより、回転軸１６ａは基板２の平面に対してほぼ平行を保つことができる。また、これらの連結によりリンク１５とアクチュエータ１７がぶつかるのを防止できる。支持体１６は、リンク１５を介して基板２に連結している。
【００４０】
支持体１６の下側（図面上）には、中央軸９が固定されている。これにより、平行リンク機構４は、回転軸１６ａを中心として自由に回転することができる。
【００４１】
アクチュエータ１７は、伸縮型空気圧アクチュエータである。アクチュエータ１７の上側（図面上）は基板２に固定されている。アクチュエータ１７の下側（図面上）は、ピンを介して支持体１６に固定されている。
【００４２】
アクチュエータ１８は、伸縮型空気圧アクチュエータである。アクチュエータ１８は、回転軸１６ａを介してアクチュエータ１７の反対側に配置されている。アクチュエータ１８の上側（図面上）は基板２に固定されている。アクチュエータ１８の下側（図面上）は、ピンを介して支持体１６に固定されている。
【００４３】
アクチュエータ１７，１８は、空気を供給すると縦方向（図面上）に伸びる。排気弁（図示していない）を開くと、縦方向に収縮する。アクチュエータ１７とアクチュエータ１８を協調して伸縮させることによって、平行リンク機構４の傾き角を変化させることができる。また、このアクチュエータ１７とアクチュエータ１８は、ダンパーとして走行時に発生する振動やショックを吸収する効果がある。
【００４４】
アクチュエータ１７，１８への空気の供給は、エアポンプ、アキュムレータ、切り替え弁からなる空気供給システムを用いることができる。この空気供給システムは、全方向移動車両１から独立させても良いし、バッテリーを用いて全方向移動車両１に搭載しても良い。
【００４５】
アクチュエータ１７，１８は、ベローズからなる伸縮型空気圧アクチュエータに限定されない。このほか、空気圧シリンダ、膨張・収縮型空気圧アクチュエータ、ベローズからなる伸縮型油圧・水圧アクチュエータ、油圧・水圧シリンダ、膨張・収縮型油圧・水圧アクチュエータ、電磁力を利用する電磁ソレノイド、電動モータ、超音波モータ、静電アクチュエータ、および形状記憶合金などを採用することができる。
【００４６】
平行リンク機構４と小車輪６は、従来の技術で述べたと同様であるので説明を省略する。
【００４７】
動力部５（図示していない）は、支持体１６に固定されている。動力部５は回転フレーム７を駆動する。
【００４８】
つぎに、全方向移動車両１の段差乗り越えの動きについて説明する。図２は、全方向移動車両１が段差１９を乗り越えるときの動きを時系列的に示した側面図である。図の順番に沿って説明する。
【００４９】
図２（ａ）では、まず段差１９の高さを検出する。段差１９の高さの検出は、人間の目測によるか、全方向移動車両１の先頭側（段差側）に設けられた距離センサ（図示していない）により計測しても良い。アクチュエータ１８，２１から空気を排出して、アクチュエータ１８，２１を縮める。アクチュエータ１７，２０には空気を供給し、アクチュエータ１７，２０を伸ばす。これにより前後の駆動部３，３を同じ角度に傾ける。この結果、基板２は水平を保つことができる。このとき、段差１９に一番近い小車輪６が段差１９よりも高くなるようにする。駆動部３，３を駆動させることにより、全方向移動車両１を段差１９に向かって前進させる。
【００５０】
図２（ｂ）では、前側の駆動部３の先頭の小車輪６が、段差１９の角を通過したときに、アクチュエータ２０を縮めると同時にアクチュエータ２１を若干伸ばす。これにより駆動部３の傾きの角度は小さくなる。前側の駆動部３の小車輪６は順次段差１９の上の走行面１３の上に乗る。後ろ側の駆動部３を駆動させることにより、全方向移動車両１の前進を続ける。
【００５１】
図２（ｃ）では、前側の駆動部３の先頭の小車輪６が走行面１３に接するまで、駆動部３を若干傾ける。後ろ側の駆動部３の先頭の小車輪６が段差１９の角を通過したときは、図２（ｂ）における前側の駆動部３と同じ動作をする。後ろ側の駆動部３の全ての小車輪６が段差１９の上の走行面１３に乗ったときは、最後尾の小車輪６が走行面１３に接するように駆動部３を若干傾ける。
【００５２】
以上のように、駆動部３の傾き角を可変にするメカニズムとすることで、従来の乗り越え可能な段差高さがせいぜい2ｃｍであるに比べて、５〜７ｃｍ程度の段差は難なく乗り越えられるようになる。これは日本の家屋の中で要求される段差乗り越え高さ３ｃｍを十分クリアできる能力である。段差を乗り越えるときには、全方向移動車両１を水平に保ったままのスムーズな乗り越えが可能である。これらの機能を持った車両は数々の段差が存在する実環境において従来よりもより適応的に移動・静止することが可能である。
【００５３】
上述のアクチュエータの動作は、手動によってもできるし、制御系により自動によってもできる。
【００５４】
図３は、静止時と走行時における、小車輪の接地状態を示す側面図である。 段差乗り越え以外でも図３（ａ）のように静止時には駆動部３の傾きを０度にし、走行面１３と水平に全ての小車輪６を接地させることによって自重を分散させ、車両全体の安定性を図ることができる。
【００５５】
走行時には図３（ｂ）のように駆動部３を従来のように外側の小車輪６のみ接地するようにわずかに傾けた姿勢をとる。
【００５６】
以上のことから、本実施の形態によれば、第１の支持体は、基板の平面に平行な第３の回転軸まわりに回転自在に支持される。第１のアクチュエータは、基板と第１の支持体に固定される。第２のアクチュエータは、第３の回転軸を介して第１のアクチュエータの反対側にあり、基板と第１の支持体に固定される。本発明により、平行リンク機構を自由に傾けることができる。また、２つのアクチュエータで平行リンク機構を傾けることができる。この結果、全方向移動車両の段差の乗り越え性能が向上する。
【００５７】
なお、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５８】
つぎに、全方向移動車両にかかる第２の発明の実施の形態について説明する。
図４は、第２の発明の実施の形態にかかる全方向移動車両を示す平面図および側面図である。
【００５９】
基板２は、全方向移動車両１の上部にあり、荷物や人などを載せる板である。
【００６０】
回転軸２２は、基板２の平面に対して垂直な方向を向いている。回転軸２２は、基板２を貫通している。回転軸２２は、矢印で示すように、時計回り・反時計回りと自由に回転できる。
【００６１】
ブレーキ２３は、基板２に固定されている。ブレーキ２３は、回転軸２２の回転を固定したり、開放する。ブレーキ２３による回転軸２２の固定・開放の二状態を切り替えることによって、開放時に小車輪６を回転させると駆動部３全体が回転軸２２まわりに回転する。小車輪６の回転により車両が推進するときにはブレーキ２３を効かせて駆動部３の向きを固定する。
【００６２】
支持体２４は、矩形の板状の形状を有している。支持体２４は回転軸２２の下側（図面上）に固定されている。支持体２４は、回転軸２２まわりに自由に回転できる。
【００６３】
支持体１６は、支持体２４の下側（図面上）に位置している。支持体１６の下側（図面上）には中央軸９が固定されている。支持体１６の右端（図面上）には回転軸１６ａが設けられている。この回転軸１６ａには支持体２４の右端（図面上）の孔がはまり込んでいる。支持体１６は回転軸１６ａを介して、支持体２４と連結している。構成としては、駆動部３が取り付けられた支持体１６に回転軸１６ａが備え付けられた構造で、この回転軸１６ａを中心に駆動部３の傾き角を変化させることができる。
【００６４】
アクチュエータ２５は、支持体２４と支持体１６の間に配置されている。図４に示すように、駆動部３の傾き角を変化させるために用いるアクチュエータ２５としてボールのような膨張・収縮型の空気圧アクチュエータを備えている。
【００６５】
アクチュエータ２５に空気を供給する空気供給システムとしては、第１の実施の形態で説明した空気供給システムを用いることができる。
【００６６】
アクチュエータ２５は、膨張・収縮型の空気圧アクチュエータに限定されるものではない。このほか、第１の発明の実施の形態で説明したものを用いることができる。
【００６７】
平行リンク機構４と小車輪６は、従来の技術で述べたと同様であるので説明を省略する。
【００６８】
動力部５（図示していない）は、支持体１６に固定されている。動力部５は回転フレーム７を駆動する。
【００６９】
図５は、回転軸のブレーキの一例を示した側面図である。図５（ａ）は、ブレーキが開放されている場合である。ブレーキはゴムチューブ２６を輪の状態にしたものである。このゴムチューブ２６からなるブレーキは基板２の下側（図面上）に固定されている。ゴムチューブ２６には、空気を入れていない。
【００７０】
図５（ｂ）は、ブレーキをかけた場合である。ゴムチューブ２６からなるブレーキに空気を注入する。ゴムチューブ２６は膨らんで、その下側（図面上）は支持体２４と強く接する。ゴムチューブ２６と支持体２４の摩擦力により、回転軸２２の回転が阻止される。
【００７１】
ブレーキは、ゴムチューブ２６からなるブレーキに限定されない。このほか、電磁ブレーキ、並びに、電動モータ、超音波モータ、静電アクチュエータ、および形状記憶合金を用いるブレーキなどを採用することができる。
【００７２】
つぎに、全方向移動車両１の段差乗り越えの動きについて説明する。図６，７は、全方向移動車両１が段差１９を乗り越えるときの動きを時系列的に示した側面図である。図の順番に沿って説明する。
【００７３】
図６（ａ）では、段差１９を検知して前方（段差側）のブレーキ２３により、回転軸２２の回転を開放し、前方の駆動部３を回転軸２２まわりに回転させる。段差１９の検知は、人間の目によるか、全方向移動車両１の先頭側（段差側）に設けられたセンサ（図示していない）により行っても良い。
【００７４】
図６（ｂ）では、前後の駆動部３，３において小車輪６，６の開いている方向を段差１９のある方向にそろえる。前方のブレーキ２３により、駆動部３の回転軸２２まわりの回転を固定する。前後の駆動部３，３を駆動することにより、全方向移動車両１を段差１９の方向へ前進させる。
【００７５】
図６（ｃ）では、まず段差１９の高さを検出する。段差１９の高さの検出は、人間の目測によるか、全方向移動車両１の先頭側（段差側）に設けられた距離センサ（図示していない）により計測しても良い。アクチュエータ２５，２７に空気を供給し、アクチュエータ２５，２７を膨張させる。これにより前後の駆動部３，３を同じ大きな角度に傾ける。この結果、基板２は水平を保つことができる。このとき、段差１９に一番近い小車輪６が段差１９よりも高くなるようにする。駆動部３，３を駆動させることにより、全方向移動車両１を段差１９に向かって前進させる。
【００７６】
図７（ｄ）では、前側の駆動部３の先頭の小車輪６が、段差１９の角を通過したときに、アクチュエータ２７を収縮させる。これにより前側の駆動部３の傾きの角度は小さくなる。また、同時にブレーキ２３を開放し、駆動部３を回転軸２２まわりに回転させる。これらを同時に行うことで、よりスムーズな段差乗り越えが可能になる。前側の駆動部３の小車輪６は順次段差１９の上の走行面１３の上に乗る。後ろ側の駆動部３を駆動させることにより、全方向移動車両１の前進を続ける。
【００７７】
図７（ｅ）では、前側の駆動部３の先頭の小車輪６が走行面１３に接するまで、駆動部３を若干傾ける。後ろ側の駆動部３の先頭の小車輪６が段差１９の角を通過したときに、アクチュエータ２５を収縮させる。これにより駆動部３の傾きの角度は小さくなる。後ろ側の駆動部３の小車輪６は順次段差１９の上の走行面１３の上に乗る。後ろ側の駆動部３の全ての小車輪６が段差１９の上の走行面１３に乗ったときは、最後尾の小車輪６が走行面１３に接するように駆動部３を若干傾ける。段差１９を乗り越えた前後の駆動部３，３は通常走行時と同じ向き、同じ傾き角に設定される。
【００７８】
以上のように、駆動部３の傾き角を可変にするメカニズムとすることで、従来の乗り越え可能な段差高さがせいぜい２ｃｍであるに比べて、５〜７ｃｍ程度の段差は難なく乗り越えられるようになる。これは日本の家屋の中で要求される段差乗り越え高さ３ｃｍを十分クリアできる能力である。段差を乗り越えるときには、全方向移動車両１を水平に保ったままのスムーズな乗り越えが可能である。これらの機能を持った車両は数々の段差が存在する実環境において従来よりもより適応的に移動・静止することが可能である。また、アクチュエータ２５，２７をダンパーとしても併用することができる。
【００７９】
上述のアクチュエータの動作と駆動部３の駆動は、手動によってもできるし、制御系により自動によってもできる。
【００８０】
上述の例において駆動部３の向きを変えるときは、ブレーキ２３を開放し駆動部３を駆動させて、回転軸２２まわりに駆動部３を回転させている。駆動部３の向きを変える方法はこれに限定されない。このほか、回転軸２２にモータなどの動力を取り付けることにより、ブレーキ２３を開放した後に動力により回転軸２２を回転させて駆動部３の向きを変えても良い。
【００８１】
図８は、静止時と走行時における、小車輪の接地状態を示す側面図である。段差乗り越え以外でも図８（ａ）のように静止時には駆動部３の傾きを０度にし、走行面１３と水平に全ての小車輪６を接地させることによって自重を分散させ、車両全体の安定性を図ることができる。
【００８２】
走行時には図８（ｂ）のように駆動部３を従来のように外側の小車輪６のみ接地するようにわずかに傾けた姿勢をとる。
【００８３】
以上のことから、本実施の形態によれば、第１の支持体は、基板の平面に平行な第３の回転軸まわりに回転自在に支持される。第２の支持体は、第３の回転軸を介して第１の支持体と連結し、基板の平面に垂直な回転軸まわりに回転自在に基板に支持される。アクチュエータは、第１の支持体と第２の支持体の間にある。本発明により、平行リンク機構を自由に傾けることができる。また、１つのアクチュエータにより平行リンク機構を傾けることができる。この結果、全方向移動車両の段差の乗り越え性能が向上する。
【００８４】
なお、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００８５】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
全方向移動車両が、基板と、複数の平行リンク機構と、平行リンク機構の中央軸に固定され基板に連結する支持体からなり、支持体が、基板の平面に平行な回転軸まわりに回転自在に支持されるので、全方向移動車両の段差の乗り越え性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施の形態にかかる全方向移動車両を示す平面図および側面図である。
【図２】全方向移動車両が段差を乗り越えるときの動きを時系列的に示した側面図である。
【図３】静止時と走行時における、小車輪の接地状態を示す側面図である。
【図４】第２の発明の実施の形態にかかる全方向移動車両を示す平面図および側面図である。
【図５】回転軸のブレーキの一例を示した側面図である。
【図６】全方向移動車両が段差を乗り越えるときの動きを時系列的に示した側面図である（その１）。
【図７】全方向移動車両が段差を乗り越えるときの動きを時系列的に示した側面図である（その２）。
【図８】静止時と走行時における、小車輪の接地状態を示す側面図である。
【図９】従来の全方向移動車両の例を示す裏面図である。
【図１０】全方向移動車両の駆動部を示す裏面図と側面図である。
【図１１】平行リンク機構を模式的に示した図である。
【図１２】全方向移動車両の平行リンク機構を示し、小車輪の接地状態を示す側面図である。
【図１３】駆動部を示す平面図、正面図、側面図、裏面図、および斜視図である。
【図１４】駆動部を示す側面図および斜視図である。
【符号の説明】
１‥‥全方向移動車両、２‥‥基板、３‥‥駆動部、４‥‥平行リンク機構、５‥‥動力部、５ａ‥‥歯車、６‥‥小車輪、７‥‥回転フレーム，７ａ‥‥歯車、８‥‥回転フレーム、９‥‥中央軸、９ａ，９ｂ‥‥回転軸、１１‥‥小車輪支持体、１１ａ，１１ｂ‥‥支持軸、１２‥‥支持体、１３‥‥走行面、１４‥‥リンク支持部、１４ａ‥‥回転軸、１５‥‥リンク、１６‥‥支持体、１６ａ‥‥回転軸、１７，１８‥‥アクチュエータ、１９‥‥段差、２０，２１‥‥アクチュエータ、２２‥‥回転軸、２３‥‥ブレーキ、２４‥‥支持体、２５‥‥アクチュエータ、２６‥‥ゴムチューブ、２７‥‥アクチュエータ

Claims (3)

1. （イ）以下ものを有する全方向移動車両において、
   （イ−１）基板
   （イ−２）以下のものを有する複数の平行リンク機構
   （イ−２−１）所定距離だけ離れた第１の回転軸と第２の回転軸を有する中央軸
   （イ−２−２）上記第１の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第１の回転フレーム
   （イ−２−３）上記第２の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第２の回転フレーム
   （イ−２−４）上記所定距離だけ離れた第１の支持軸と第２の支持軸を有し、小車輪を支持する複数の小車輪支持体であって、上記第１の支持軸は上記第１の回転フレームに回転自在に支持され、上記第２の支持軸は上記第２の回転フレームに回転自在に支持されるもの
   （イ−３）上記中央軸に固定され、上記基板に連結する第１の支持体
   （ロ）以下のことを特徴とし、
   （ロ−１）上記第１の支持体は、上記基板の平面に平行な第３の回転軸まわりに回転自在に支持される
   （ハ）以下のものを有することを特徴とする全方向移動車両。
   （ハ−１）上記第３の回転軸と上記基板の間に介在し、上記第３の回転軸を上記基板に対して接近・離間させるリンク
2. 以下のものを有することを特徴とする請求項１記載の全方向移動車両。
   （イ）第３の回転軸まわりに第１の支持体を回転させるアクチュエータ
3. （イ）以下ものを有する全方向移動車両において、
   （イ−１）基板
   （イ−２）以下のものを有する複数の平行リンク機構
   （イ−２−１）所定距離だけ離れた第１の回転軸と第２の回転軸を有する中央軸
   （イ−２−２）上記第１の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第１の回転フレーム
   （イ−２−３）上記第２の回転軸のまわりに回転自在に取り付けられた第２の回転フレーム
   （イ−２−４）上記所定距離だけ離れた第１の支持軸と第２の支持軸を有し、小車輪を支持する複数の小車輪支持体であって、上記第１の支持軸は上記第１の回転フレームに回転自在に支持され、上記第２の支持軸は上記第２の回転フレームに回転自在に支持されるもの
   （イ−３）上記中央軸に固定され、上記基板に連結する第１の支持体
   （ロ）以下のことを特徴とし、
   （ロ−１）上記第１の支持体は、上記基板の平面に平行な第３の回転軸まわりに回転自在に支持される
   （ハ）以下のものを有することを特徴とする全方向移動車両。
   （ハ−１）第３の回転軸を介して第１の支持体と連結し、基板の平面に垂直な回転軸まわりに回転自在に基板に支持される第２の支持体
   （ハ−２）上記第１の支持体と上記第２の支持体の間にあるアクチュエータ

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