JP5635851B2 - 移動運搬手段のためのステアリング機構のユニバーサル作動および制御 - Google Patents

Description

（政府ライセンス権）
本発明は、Ｗ９１２４Ｒ−０８−Ｐ−１２３３の下で米国政府の支援によってなされたものであり、米国政府は本発明に対して一定の権利を有する。

（背景）
陸、海、および空において使用する無人運搬手段の遠隔ナビゲーション制御システムが広範囲の用途に対して望ましく、その用途は、軍事およびその他の政府機関、ラボテスト、ならびに映画産業を含むが、これらに限定するものではない。そのような制御システムは、一般に、運搬手段に対するステアリング機構（例えば、自動車のステアリングホイール）を操作するロボット的なデバイスまたは動力付きのデバイスと、運搬手段に対して遠隔地にいる使用者によって操作される制御装置とを備え、それにより、使用者が運搬手段を遠隔から制御およびナビゲーションすることを可能にする。

特定の種類の運搬手段に対して設計される、多くのそのようなナビゲーション制御システムは、１つの運搬手段における使用のために取り付けることおよび実装することが、複雑であり、また厄介であり得る。

ユニバーサルで、様々な異なる種類の運搬手段と共に使用するために、容易に取り付けられ、実装され得る、無人運搬手段のための遠隔ナビゲーションシステムを提供することが望ましい。

本発明の一つの例示的な実施形態に従うと、移動運搬手段のステアリング機構のための作動および制御システムは、モータを備え、このモータは、２つの反対方向に回転可能である駆動軸と、移動車両のステアリング機構に固定されるように構成される固定構造と、モータを固定構造と結合するリンク構造とを含み、それにより、駆動軸の回転運動が固定機構に伝えられて、移動運搬手段のステアリング機構の制御を容易にする。

本発明の別の例示的な実施形態に従うと、遠隔制御された移動運搬手段は、コンパートメントを備える移動運搬手段を備え、このコンパートメントは、移動運搬手段のナビゲーション制御を容易にするコンパートメント内のステアリング機構と、移動運搬手段のコンパートメント内に取り付けられる作動および制御システムとを備え、このシステムは、２つの反対方向に回転可能である駆動軸を含むモータと、移動運搬手段のステアリング機構に固定されるように構成される固定構造と、この固定構造によってモータに結合するリンク構造とを備え、それにより、駆動軸の回転運動は、固定構造に伝えられて、移動運搬手段のステアリング機構の制御を容易にする。

本発明のさらなる例示的実施形態に従うと、移動運搬手段用のステアリング機構を制御する方法は、移動運搬手段のステアリング機構に固定構造を接続することと、モータを移動運搬手段に据え付けることであって、このモータは２つの反対方向に回転する駆動軸を含む、ことと、モータの駆動軸を、リンク構造を介して固定構造と接続することと、モータの制御操作によって移動運搬手段のステアリング機構を制御することとを含み、駆動軸の回転運動を固定構造および移動運搬手段のステアリング機構にも伝えられる。

この作動および制御システムは、陸、空、および海の運搬手段を含む様々な異なる種類の移送運搬手段に組み立ておよび取り付けが容易である。システムのモータは、移動運搬手段のステアリング機構と接続する固定構造に対していくつかの異なる場所および配向で据え付けられ得、一方で依然としてモータの駆動軸の回転運動の（運搬手段のステアリング機構の運動を制御する）固定構造への変換を可能にする。

本発明の上記のおよびさらなる特徴および利点が、それの特定の実施形態についての下記の詳細な記載を考慮すると、特に、添付の図面（様々な図面における同様の参照番号は同様の構成要素を示すために用いられる）に関連して考慮されると明らかになるであろう。

例えば、本発明は、以下を提供する。
（項目１）
移動運搬手段のステアリング機構のための作動および制御システムであって、該システムは、
２つの反対方向に回転可能である駆動軸を含むモータと、
該移動運搬手段の該ステアリング機構に固定されるように構成されている固定構造と、
該駆動軸の回転運動が該固定構造に伝えられて、該移動運搬手段の該ステアリング機構の制御を容易にするように、該モータを該固定構造と結合するリンク構造と
を備えている、システム。
（項目２）
上記駆動軸の回転運動が、システム操作の間に、上記リンク構造を介して該固定構造に伝えられる間に、上記固定構造に対して複数の異なる高さで上記モータを取り付けるように構成されているモータ据え付け台をさらに備えている、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目３）
上記モータ据え付け台は、上記モータを、上記ステアリング機構を含む上記移動運搬手段のコンパートメント内の表面に固定し、該モータ据え付け台は、該移動運搬手段の該コンパートメントの表面に対して複数の距離および配向で該モータを据え付けることを容易にするように調節可能である、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目４）
上記移動運搬手段の上記ステアリング機構は、ステアリングホイールを備え、上記固定構造は、該ステアリングホイールの異なる側の場所における該固定構造の取付けを容易にするように調節可能である長さ方向の寸法を有する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目５）
上記リンク構造は、中空の管状部材と、該管状部材内に摺動可能に受容される細長いロッドとを備え、該管状部材の自由端部は、上記モータの上記駆動軸と結合され、該ロッドの自由端部は上記固定構造と結合される、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目６）
上記ロッドは、該ロッドの長さ方向から横断方向に延びる突起を含み、上記管状部材は、該管状部材の長さ方向に延びるスロットを含み、該スロットは、該ロッドが該管状部材内に受容されるときに、該突起を受容し、それにより、該ロッドおよび該管状部材のうちの一方の回転は、対応する回転を該ロッドおよび該管状部材のうちのもう一方に伝える、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目７）
上記管状部材の上記自由端部は、ユニバーサル継手を介して上記モータの上記駆動軸と結合され、該ユニバーサル継手は、該駆動軸に対して複数の異なる角度における該管状部材の回転を容易にする、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目８）
上記ロッドの上記自由端部は、ユニバーサル継手を介して上記固定構造と結合され、該ユニバーサル継手は、該固定構造に対して複数の異なる角度における該ロッドの回転を容易にする、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目９）
上記モータと連絡する遠隔制御装置をさらに備え、該遠隔制御装置は、該遠隔制御装置の使用者によって異なる方向での上記駆動軸の回転を容易にして、上記移動運搬手段のナビゲーション制御を達成する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１０）
遠隔制御移動運搬手段であって、
コンパートメントを備えている移動運搬手段であって、該コンパートメントは、該コンパートメント内にステアリング機構を含み、該ステアリング機構は、該移動運搬手段のナビゲーション制御を容易にする、移動運搬手段と、
該移動運搬手段の該コンパートメント内に取り付けられた上記項目のいずれかに記載のシステムと
を備えている、移動運搬手段。
（項目１１）
上記移動運搬手段は、陸上の動力付き運搬手段を備え、上記ステアリング機構は、上記システムの上記固定機構が固定されるステアリングホイールを備えている、上記項目のいずれかに記載の移動運搬手段。
（項目１２）
上記システムの上記モータと連絡する遠隔制御装置をさらに備え、該遠隔制御装置は、該遠隔制御装置の使用者によって異なる方向での上記駆動軸の回転を容易にして、上記移動運搬手段のナビゲーション制御を達成する、上記項目のいずれかに記載の移動運搬手段。
（項目１３）
移動運搬手段のためのステアリング機構の制御方法であって、該方法は、
固定構造を該移動運搬手段の該ステアリング機構に接続することと、
モータを該移動運搬手段に据え付けることであって、該モータは２つの反対方向に回転する駆動軸を含む、ことと、
リンク構造を介して該モータの該駆動軸を該固定構造と結合することと、
該モータの操作を制御することによって該移動運搬手段の該ステアリング機構を制御することであって、該駆動軸の回転運動は、該固定構造に伝えられ、また該移動運搬手段の該ステアリング機構にも伝えられる、ことと
を包含する、方法。
（項目１４）
上記モータは、モータ据え付け台を備え、該モータ据え付け台は、上記駆動軸の回転運動が上記リンク構造を介して上記固定構造に伝えられることを可能にする間に、該固定構造に対して複数の異なる高さで該モータを据え付けるように構成されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１５）
上記移動運搬手段の上記ステアリング機構は、ステアリングホイールを備え、上記固定構造は、該固定構造の長さ方向の寸法を調節することによって該ステアリングホイールに接続され、それにより、該固定構造は該ステアリングホイールの異なる側の場所に取り付けられる、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１６）
上記リンク構造は、中空の管状部材と、該管状部材内に摺動可能に受容される細長いロッドとを備え、上記モータの上記駆動軸は、該管状部材の自由端部を該モータの該駆動軸と結合することと、該ロッドの自由端部を上記固定構造と結合することとによって、該固定構造と結合される、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１７）
上記ロッドおよび上記管状部材のうちの一方の回転は、対応する回転を該ロッドおよび該管状部材のうちのもう一方に伝える、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１８）
上記管状部材の上記自由端部は、ユニバーサル継手を介して上記モータの上記駆動軸と結合され、該ユニバーサル継手は、該駆動軸に対する複数の異なる角度における該管状部材の回転を容易にする、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１９）
上記ロッドの上記自由端部は、ユニバーサル継手を介して上記固定構造と結合され、該ユニバーサル継手は、該固定構造に対する複数の異なる角度における該ロッドの回転を容易にする、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２０）
上記モータの操作は、該モータと連絡する遠隔制御装置によって制御されて、該遠隔制御装置の使用者によって異なる方向での上記駆動軸の回転を容易にする、上記項目のいずれかに記載の方法。

（摘要）
移動運搬手段のステアリング機構用の作動および制御システムは、２つの反対方向に回転可能である駆動軸と、移動運搬手段のステアリング機構に固定されるように構成される固定構造と、モータを固定構造と結合するリンク構造と含む。システムは、駆動軸の回転運動が固定構造に伝えられて、移動運搬手段のステアリング機構の回転を容易にするように構成される。システムは、比較的容易に移動運搬手段内に組み立てられ、取り付けられ、様々な異なる運搬手段によって用いられ得ることにより、移動運搬手段の遠隔および／または無人のナビゲーション制御を容易にする。

図１は、移動運搬手段用のステアリング作動および制御システムの一つの例示的な実施形態の斜視図である。 図２は、図１の実施形態の別の斜視図である。 図３Ａは、図１の実施形態の分解斜視図である。 図３Ｂは、図１の実施形態用のモータ据え付け台の分解斜視図である。 図３Ｃは、図１の実施形態用の固定構造の分解斜視図である。 図４Ａおよび４Ｂは、図１の実施形態の立面側面図である。 図５Ａおよび５Ｂは、図１の実施形態用のステアリングホイールの立面図である。 図６は、図１の実施形態用のユニバーサル継手の部分断面側面図である。 図７Ａおよび７Ｂは、動力付き陸上運搬手段のコンパートメント内に取り付けられる図１〜６のシステムの側面図である。 図７Ａおよび７Ｂは、動力付き陸上運搬手段のコンパートメント内に取り付けられる図１〜６のシステムの側面図である。

本発明に従って、システムと対応する方法とが、移動運搬手段に対してステアリング機構の遠隔の作動および制御を提供するために提供される。システムは、陸用（例えば、動力付き運搬手段）、空用（例えば、飛行機または航空運搬手段）および／または海用（例えば、動力付きボート、船、帆船など）の任意の移動運搬手段を制御するために用い得る。

本発明のシステムは、移動運搬手段のステアリング機構に固定するように構成される固定構造と、移動運搬手段のステアリング機構を調整して運搬手段のナビゲーションを達成するように構成される動力付き制御装置と、動力付き制御装置を固定構造と結合する好適なリンク構造とを備え、それにより、動力付き制御装置によって適用される力が移動運搬手段のナビゲーションを制御するステアリング機構の対応する運動に変換される。好ましくは、遠隔制御装置は、また、移動運搬手段から遠隔の場所から使用者の動力付き制御装置の制御を容易にするように構成され、それにより、移動運搬手段は、操作の間、無人であり得る（すなわち、遠隔運搬手段のナビゲーションが、例えば、運搬手段から遠隔にある場所におる使用者のような使用者によって間接的に制御されている）。

図１〜６に図示される本発明の一例示的実施形態において、移動運搬手段用の作動および制御システムが、陸の動力付き制御装置（例えば、軍用運搬手段）に実装される。しかしながら、上記のように、本発明のシステムは、そのような運搬手段に限定されるわけではなく、様々な異なる種類の陸、海、および空の輸送用の移動運搬手段に実装され得る。

図１〜６を参照して、移動運搬手段ステアリング作動および制御システム２は、好適なリンク構造２０を介して固定構造またはホイール据え付け台４０に結合されるモータ４の形式の動力付き制御装置を含む。モータ４は、下記の方法でホイール据え付け台４０の回転運動を容易にするためにリンク構造２０と接続する回転駆動軸５（図３Ａおよび３Ｂを参照）を備える。システムのモータ、ホイール据え付け台、リンク構造、および他の据え付け構造および固定構造が、限定されずに、ステンレス鋼、プラスチック、および／または他の好適な材料を含む任意の好適な材料から構成され得る。

モータ据え付け台６は、モータ４と接続し、コンパートメント内のいくつかの異なる場所に、そして、運搬手段のステアリングホイールに対してモータを据え付けることを容易にするように設計される（例えば、図７Ａおよび７Ｂに示されるように）。例えば、モータ据え付け台６は、自動推進の運搬手段の屋根もしくは天井の内側、または床の内側の選択された場所においてコンパートメント内に固定され得る。モータ据え付け台６は、概して長方形の据え付け板８を備え、これは、モータ４とともに据え付け台全体を運搬手段コンパートメントの選択された場所（例えば、内側屋根面または内側床面）に固定する。

ブラケットが据え付け板８に固定され（例えば、溶接継手または任意の他の好適な方法を介して固定され）、互いに分離し、据え付け板８から直角に延びる一対のブラケット板９を備える（例えば、図３Ｂを参照）。各ブラケット板９は、板を貫通する複数の孔を含み、複数の孔は板８を横断する方向の直線パターンで、他のブラケット板９の孔と対応して配置されている。長方形または正方形形状の断面を有する中空のチャネルバー１０は、チャネルバー１０がブラケット板９の間の間隙内に嵌合すること、好ましくはブラケット板９とぴったり合った、または摩擦嵌合であることを可能にする幅寸法を有する。チャネルバー１０はブラケット板９の間の間隙内に配置されて、チャネルバー１０は据え付け板８から離れるように長さ方向に延びる。チャネルバー１０は、チャネルバー１０の少なくとも２つの対向する側面を貫通し、２つの対向する側面に沿ってチャネルバー１０の長さを延びるパターンで配置される複数の孔を含み、それにより、チャネルバー１０の一つの側面上の各孔はチャネルバー１０の対向する側面上の対応する孔と整列している。チャネルバー１０がブラケット板９の間の間隙内に設置され、チャネルバー１０の選択される孔が、ブラケット板９の孔と整列する場合、ピン１１が孔を通して挿入されてチャネルバー１０をブラケット板９と解放可能にロックする。

実質的にチャネルバー１０に類似するが、横断断面寸法はわずかに小さい構成を有する（チャネルバー１２の少なくとも２つの対向する側面を貫通し、２つの対向する側面に沿ってチャネルバー１２の長さを延びるパターンで配置される複数の孔を有する長方形または正方形形状の断面を概して有する）第２の中空チャネルバー１２は、第１のチャネルバー１０の中空の内部に適合しており、それにより、第２の中空のチャネルバー１２は第１のチャネルバー１０内で入れ子式に摺動可能に可動である（図３Ｂ参照）。ピン１３がチャネルバー１０、１２の各々上の対応する孔を通して挿入されて、チャネルバーを解放可能に固定する。この構成によって、チャネルバー１２は様々な異なる入れ子式の位置においてチャネルバー１０と解放可能にロックまたは接続され得、それにより、チャネルバー１２は、据え付け板８から様々な異なる距離で延びるように調整され得る（例えば、その距離は、据え付け板と、据え付け板から最も遠いチャネルバー１２の端との間で測定される）。

第２の据え付け板１４は、概して長方形の外形を有し、チャネルバー１２の露出部分に固定される（すなわち、チャネルバー１２のその部分はチャネルバー１０内に受容されない）。第２の据え付け板１４は、互いに分離しており、板１４の対向する端に位置する一対の、曲がっているか、または円弧状のスロット１５を含む。概して長方形のモータ係合板１６は、板１４の円弧形状のスロット１５を通って延びる好適な固定構造（例えば、図３Ｂの分解図に示すような）ピンおよび／またはボルトを用いて第２の据え付け板１４に固定される。モータ４は、（例えば、好適な溶接継手および／または図３Ｂの分解図に示されるように板１６と接続されるブラケットおよびネジなどのクランプ構造を用いて）好適な固定構造を介してモータ係合板１６に直接固定される。

第２の据え付け板１４のために構成された円弧形状のスロットによって、モータ係合板１６および従ってモータ４は、運搬手段のコンパートメントの内側表面に対して様々な異なる選択された配向で据え付けられ得る。さらに、チャネルバー１０、１２間の入れ子式接続によって、コンパートメントの内側表面からの様々な選択された距離でモータ４を据え付けることを可能にする。従って、モータ据え付け台６は、コンパートメント内に様々な異なる配向および高さでモータ６を固定するための据え付け構造を提供し、これは、システムが使用され得る様々な異なる適用を容易にする（例えば、様々な異なる種類および様式の移動運搬手段において使用される）。しかしながら、モータを移動運搬手段の１つ以上の表面から異なる配向および距離でモータを取り付けることを容易にする任意の他の好適な据え付け構造が本発明に従って使用され得ることが留意される。

リンク構造２０は、概して円筒形で中空の外側チューブ２２およびロッド２４を含み、ロッドは、外側チューブ２２の端部内に入れ子式に受容され、外側チューブ２２の端部に対して摺動可能であるような適切な寸法にされている（例えば、図１、２、４Ａおよび４Ｂを参照）。チューブ２２は、長さ方向に、チューブの端部の間の距離（チューブ端部に達することはない）を延びるスロット２３を含む。スロット２３は、図において、チューブ２２の壁の厚さを貫通するように図示されている。しかしながら、スロットはチューブの内壁面部分の中に部分的にだけ延び得ることが留意される。ロッド２４は、少なくとも１つの突起２５を含み、突起は、ロッドから垂直に延び、ロッド２４がチューブ２２内に受容されるときに、スロット２３内に受容されるような好適な寸法である。この構成によって、システムの動作の間、チューブ２２に対してロッド２４が入れ子式で摺動可能に移動することを可能にする一方で、中心軸の周りのチューブ２２の任意の回転運動は、ロッド２４の対応する回転運動をもたらす（チューブ２２の回転運動によって突起２５に適用されるトルクに起因して）。換言すると、ロッド２４および２２は、スロット２３内に固定されている突起２５のために、互いに独立して回転することを実質的に防止される。図１〜６の実施形態において、突起２５がロッド２４の端部の極近傍に配置され、このロッドの端部はホイール据え付け台４０と接続する端部の反対のものである。この構成によって、突起２５がスロット２３の端部に当接する前において、ロッド２４がチューブ２２からさらに遠くに延びることを可能にする。しかしながら、１つ以上の突起が、また、ロッドの長さ方向の寸法に沿って異なる場所に提供され得る。

固定構造は、リンク構造２０および移動運搬手段用のステアリング機構と接続するように構成される任意の構造であり得、それにより、リンク構造２０の回転運動は、ステアリング機構に変換される。図（図１、２、３Ａ、３Ｃ、５Ａおよび５Ｂを参照）の例示的な実施形態において、固定構造は、自動車のような動力付き陸上運搬手段の従来のまたは他の種類のステアリングホイールに固定され得るホイール取付台４０として構成される（例えば、図７Ａおよび７Ｂの示されるような、移動運搬手段７０のための概して円形形状のステアリングホイール５０）。固定構造４０は、外側中空チューブ４２および内側ロッド４４を含み、内側ロッド４４は外側チューブ内に受容され、外側チューブ４２に対して入れ子式で摺動可能である。チューブ４２の自由端部および内側ロッド４４の自由端部において規定される固定構造４０の長手方向端部は、Ｕ字形クランプの形式の係合構造４６を含み、このクランプは移動運搬手段のステアリングホイールの対向する部分付近に固定可能であり、内側ロッド４４は、ホイール据え付け台４０のための調整可能な長さを提供するために外側チューブ４２に対して入れ子式に移動可能であり（図５Ａおよび５Ｂに示されるように）、それにより、端部に規定される係合構造４６は、様々な異なる形状および大きさを有するステアリングホイールと好適に係合し得る。クランプ４８は、外側チューブ４２を介して、係合構造４６をリンク構造２０に接続する。

リンク構造２０の長手方向端部の各々は、ユニバーサル継手３０を介して、モータ４および固定構造４０と接続する。ユニバーサル継手は、Ｕ−継手とも呼ばれるが、細長部材（例えば、チューブまたはロッド）および／または任意の他の剛性部材に固定される継手として規定され、このユニバーサル継手は、細長部材が固定される別の部材に対して複数の異なる方向に細長部材が回転、移動または「屈曲」することを可能にする。Ｕ−継手は、一般に、互いに対して極近傍に設置され、直角（すなわち、約９０度）に配向された一対のヒンジ部材を含み、ヒンジ部材は、クロスシャフトによって接続される。図（例えば、独立してユニバーサル継手３０を図示する図６を参照）に示される実施形態において、各Ｕ−継手３０は、ヒンジピン３４を介して互いに取り付けられる２つの部材３２を含む。各Ｕ−継手３２は、それが接続されるヒンジピン３４に対して回転または枢動し、ヒンジピンは互いに対して約９０°の角度で整列している。２つのヒンジピン３４は、Ｕ−継手３０の中央の場所において互いを向いてともに固定される。

Ｕ−継手３０の各々は、１つの端部において、モータ４の駆動軸またはホイール据え付け台４０の外側チューブクランプ構造４８のいずれかに固定され、各Ｕ−継手３０の自由端部は、リンク構造２０の対応する端部と解放可能に接続する。具体的には、Ｕ−継手部材３２の自由端部は、取外し可能なピン３６を介してリンク構造外側チューブ２２の自由端部と接続し、この取外し可能なピンは、チューブ２２の開口およびＵ−継手部材３２の自由端部区画を通って延びる対応する開口を通って延びる。同様に、第２のＵ−継手３２の自由端部は、取外し可能なピン３６を介してリンク構造ロッド２４の自由端部を接続し、この取外し可能なピンは、Ｕ−継手部材３２の自由端部区画の開口およびロッド２４を通って延びる対応するボアを通って延びる。

Ｕ−継手構成は、様々な異なる移動運搬手段によるシステムの使用を容易にし、モータ４はいくつかの異なる場所に据え付けられ得、それらの場所は、リンク構造２０が固定構造４０によってモータ４と結合することを依然として可能にし、それにより、移動運搬手段用のステアリング構造を制御する。図７Ａおよび７Ｂは、システム２が動力付き運搬手段７０のステアリングホイール５０と結合され得る方法についてのいくつかの例をちょうど示している。しかしながら、多くの他の構成も可能であることが理解されるはずである。図７Ａに見ることができるように、システム２は、モータ４が運搬手段７０のコンパートメント内に据え付け構造６によってある高さに固定され、その高さは、概してステアリングホイール５０より低い（例えば、据え付け構造６は、コンパートメントの内側床面と接続する）。図７Ｂに示されるように、システム２は、モータ４がステアリングホイール５０に対して概してより高い高さ（例えば、据え付け構造６は、コンパートメントの内側天井面と接続する）で、運搬手段７０のコンパートメント内に据え付け構造６によって固定されるように構成される。システムは、また、モータ４がステアリングホイール５０と同じ高さ付近に固定されるように構成され得る。

モータ４は、その駆動軸を時計回りおよび反時計回りの回転方向に回転させるように構成され、その結果、駆動軸の回転運動は第１のＵ−継手３０を介してリンク構造２０に変換され、その後、リンク構造２０から第２のＵ−継手３０を介してホイール据え付け台４０に変換される。この回転運動は、ホイール据え付け台４０から、それが固定されるステアリングホイール５０（または、移動運搬手段の他のステアリング機構）に伝えられる。こうして、モータ駆動軸によるいずれかの方向のわずかな回転運動は、ステアリング構造の対応する回転を伝えることにより、動力付き運搬手段のナビゲーションの運動を達成する。

任意の従来のまたは他の好適な種類のモータが提供され得、そのようなモータは、２つの反対の回転方向にその駆動軸を駆動することができる。モータは、好ましくは使用者によって遠隔操作で動作するように構成されて、動力付き運搬手段が無人ナビゲーションを介して操作させられ得る。代替的に、モータは制御ソフトウェアに基づいておよび／または使用者入力を介してモータの操作を制御することができるコントローラを提供され得る。１つの例示的な実施形態において、モータは、使用者によるモータの遠隔操作を容易にするためにモータと一体化される好適な制御システムを含む電気モータであり、制御信号は、好適な無線通信リンクを介して使用者によってモータのコントローラに送信される。制御システムを有する好適なモータの例は、限定することなしに、サーボモータを含み、それは、Ａｎｉｍａｔｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）から商標ＳｍａｒｔＭｏｔｏｒのもとに商業的に利用可能である。

コントローラ６０が、図７Ａおよび７Ｂに概略的に図示され、コントローラ６０とモータ４との間の無線通信リンク（点線によって示される）を有し、これは、コマンド信号の通信を容易にして、システム２が実装される移動運搬手段７０から遠隔にある場所からコントローラ６０を介してモータ４の操作制御を達成する。コントローラ６０は、モータ動作について制御することが可能である任意の好適な種類の遠隔制御装置であり得、このモータ動作は、移動運搬手段のステアリングホイールまたは他のステアリング機構についての対応する正確な運動に変換するモータ駆動軸の正確な回転運動を含む。モータ４は、また局所コントローラを含み、この局所コントローラは、モータ４に結線で接続され、無線リンクを介してコントローラ６０と連絡しており、それにより、遠隔コントローラ６０から制御コマンドを受信して、モータの直接の制御を容易にする。

移動運搬手段による作動および制御システム２の実装および操作は、図を参照してここで述べられる。図７Ａおよび７Ｂに示されるように、システム２は、陸上の動力付き運搬手段７０（軍事用運搬手段のような）に容易に実装され得る。説明の容易のために、動力付き運搬手段７０の一部だけが、運搬手段の乗員区画またはコンパートメントを含んで図示されている。本明細書において用いられるように、移動運搬手段に関連する用語「コンパートメント」は、移動運搬手段の閉鎖された、部分的に閉鎖された、もしくは開放された構造または部分を指し、この移動運搬手段は、一般に、１つ以上の乗員シートまたは他の乗員キャリア区画を含むことにより、ステアリングホイールおよび他の運搬手段の制御機能の乗員操作を容易にする。図７Ａに図示される例示的な実施形態において、システム２は、モータ４が運搬手段７０のコンパートメント内の床面に（据え付け構造６を介して）据え付けられ、モータ４は、ステアリングホイール５０に対してより低い高さにある。図７Ｂに図示される例示的な実施形態において、システム２は、モータ４が（据え付け構造６を介して）運搬手段７０のコンパートメント内の上部または天井面に取り付けられ、モータ４はステアリングホイール５０に対してより高い高さにある。

システム２の実装は、比較的簡便かつ容易である。モータ据え付け台６は、運搬手段７０のコンパートメント内の好適な面の場所（例えば、図７Ａおよび７Ｂに示されるような床面または天井面）に実装される。モータは、チャネルバー１０に対してチャネルバー１２を調節することによって、据え付け板８からの任意の好適な距離で、および据え付け板８に対して任意の好適な角度配向によって、また、上記のように接続構造を用いて板１４に対して板１６の配向によって調節され得る。ホイール据え付け台４０は、ステアリングホイール５０の対向する端部において、接続係合構造４６によって、ステアリングホイール５０に接続される。リンク構造２０は、ピン３６を介してチューブ２２およびロッド２４のうちの１つをその対応するＵ−継手部材３２に接続し、次に（必要な場合に）リンク構造を（外側チューブ２２と内側ロッド２４との間の入れ子式のおよび摺動する係合を介して）延ばすことによって容易にＵ−継手３０に接続され、それにより、他のチューブ２２およびロッド２４はピン３６を介してその対応するＵ−継手部材３２に接続する。

モータは、バッテリまたは、任意の他の好適な電力源によって電力が供給され得、この任意の好適な電力源は、限定することなしに、無人および遠隔操作の運搬手段用のモータまたは他の制御システムに電力を供給する、運搬手段内に配置される電力分配ユニットを含む。

運搬手段７０が遠隔操作によってナビゲートされる操作の間、モータ４の駆動軸が異なる方向に正確な量だけ回転させられて、異なる方向における選択された角度にステアリングホイール５０の対応する回転を達成する。ステアリングホイール５０は、従来の、または任意の他の好適な方法で、運搬手段７０のステアリングのナビゲーションシステムに接続される。オペレータが、モータ駆動軸の正確な回転を制御するコントローラに入力を提供する例において（例えば、図７Ａおよび７Ｂに図示されるようなコントローラ６０を用いて）、オペレータは、運搬手段のための走行経路の目視観察によって（すなわち、使用者が運搬手段の視距離内にある場合に）、運搬手段のナビゲーションを制御し得る。代替的に、前方方向および／逆方向における運搬手段の走行経路についての視覚表示が、運搬手段上の好適な場所に取り付けられた１つ以上のカメラによって伝送されるデータ信号を介して、オペレータに提供され得る。そのような視覚表示は、例えば、オペレータによって見られる制御装置または視覚表示装置上に提供され得る。

移動運搬手段ステアリング作動および制御システム２は、使用後に運搬手段７０から容易に取り外されて、別の運搬手段７０による使用のために実装され得る。ホイール据え付け台４０は、移動運搬手段用の最も従来的な、および他の種類のステアリングホイールまたは他のステアリング機構による急速解放の取付けを提供する。さらに、リンク構造２０は、組立ておよび分解の間に、ホイール据え付け台４０およびモータ４に容易に固定および分離されることができる。モータ据え付け台６、Ｕ−継手３０およびリンク構造２０の長さ方向の調整力によって達成される調整力および容易な組立て／取外し特徴は、異なる種類およびモデルの陸上の動力付き運搬手段ならびに空域、および水域における使用のための移動運搬手段を含む、様々な異なる種類の移動運搬手段に関してユニバーサルに使用できるシステム２を与える。

Ｕ−継手３０は、モータ４とステアリング機構との間の様々なオフセット（例えば、モータ駆動軸とリンク構造２０との間の様々なオフセット距離、およびモータ駆動軸とリンク構造２０との間の３０°程度の角度までの様々なオフセット角度）を可能にし、その一方で、システム２の効果的な操作性を維持する。さらに、固定構造２０の調整可能な長さは、移動運搬手段のステアリングホイールまたは他のステアリング構造との固定構造４０の非整列の据え付けおよび中心に置かれていない据え付けを補正する。例えば、システムの構成要素（例えば、モータ４および／またはステアリング構造２０）がステアリングホイールの回転軸と完全に整列していない場合、シナリオにおいて、ステアリングホイール（または、他のステアリング構造）の制御されたナビゲーションまたはステアリング操作の間、固定構造２０によって、チューブ２２に対するロッド２４の摺動する入れ子式の移動が可能になる。非限定的な例において、リンク構造２０は、約１．５フィート（約４５．７ｃｍ）から約２．５フィート（約７６．２ｃｍ）まで長さが変化し得る。

上記の実施形態および図に示された実施形態は、無人移動運搬手段用のステアリング機構のユニバーサルな動作および制御のためのシステムおよび対応する方法を実装する多くの方法のうちのほんの少数のものだけを示していることが理解されるであろう。

任意の好適な種類の固定構造が、移動運搬手段のいくつかの表面部分に対する調整可能な高さおよび配向で、動力付きコントローラに対して提供され得る。さらに、動力付きコントローラは、好適な構成を有し得る。例えば、動力付きコントローラは、使用者による簡易な制御に基づいて回転方向を変化させる駆動軸を有する電気モータとして簡易に構成され得る。代替的に、動力付きコントローラは、より高度な、より洗練された、より精密なレベルのモータ制御を促進する任意の選択された種類のコントローラまたはプロセッサを含み得る。さらに、任意の好適な種類、または複数の種類の遠隔制御の無線通信リンクならびに関連するハードウェアおよびソフトウェアが提供され得、それにより、移動運搬手段から遠隔の場所に位置する使用者によって動力付きコントローラの遠隔制御を達成する。

動力付きコントローラとホイール据え付け台との間のリンク構造は、任意の好適な構造であり得、これは、好ましくは、調節可能な長さを有し、モータの駆動軸によって伝えられる回転力をホイール据え付け台へ伝えることができる。任意の好適な数および種類のＵ−継手が、また提供され得、これにより、移動運搬手段ステアリング機構に対する様々な配向および高さで、動力付きコントローラを取り付けることを容易にし、一方で依然として駆動軸の回転運動をステアリング機構に変換することを可能にする。

ホイール据え付け台は、取付けに対して好適なホイール据え付け台を、移動運搬手段用の様々な異なる種類および大きさのステアリングホイールおよび／または他の種類のステアリング機構に与えるために好適な任意の構成および設計を有し得、このような移動運搬手段において、ステアリング機構は、ステアリング機構のいくつかの部分を通って延びる軸の周りでのステアリング機構の回転によって操作可能である。

移動運搬手段用のステアリング機構のユニバーサルな作動および制御を提供するシステムおよび方法についての例示的な実施形態について述べてきたが、本明細書において明らかにされた教示を考慮すると、変化および変更が当業者に示唆されるであろう。それ故に、すべてのそのような変化、修正、および変更は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲内にあると考えられる。

２ 作動および制御システム
４ モータ
６ モータ据え付け台
８ 据え付け板
１６ モータ係合版
２０ リンク構造
２２ 外側チューブ
２４ ロッド
３０ ユニバーサル継手
４０ 固定構造
４２ 外側チューブ
４４ 内側ロッド
４６ 係合構造

Claims (18)

1. 移動運搬手段のステアリング機構のための作動および制御システムであって、該システムは、
   ２つの反対方向に回転可能である駆動軸を含むモータと、
   該移動運搬手段の該ステアリング機構に固定されるように構成されている固定構造であって、該固定構造は、第１の細長部材を備え、該第１の細長部材は、該固定構造の長さ方向の寸法の調節を容易にして、さらに、該ステアリング機構の異なる側の場所における該固定構造の取付けを容易にするように第２の細長部材の一部分内で摺動可能に移動可能である、固定構造と、
   該第１の細長部材および該第２の細長部材が互いに対して摺動可能に移動可能である間に、該駆動軸の回転運動が該固定構造に伝えられて、該移動運搬手段の該ステアリング機構の制御を容易にするように、該モータを該固定構造と結合するリンク構造と
   を備えている、システム。
2. 前記駆動軸の回転運動が、システム操作の間に、前記リンク構造を介して該固定構造に伝えられる間に、前記固定構造に対して複数の異なる高さで前記モータを取り付けるように構成されているモータ据え付け台をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記モータ据え付け台は、前記モータを、前記ステアリング機構を含む前記移動運搬手段のコンパートメント内の表面に固定し、該モータ据え付け台は、該移動運搬手段の該コンパートメントの表面に対して複数の距離および配向で該モータを据え付けることを容易にするように調節可能である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記移動運搬手段の前記ステアリング機構は、ステアリングホイールを備え、前記固定構造の前記第１の細長部材および前記第２の細長部材は、該ステアリングホイールの異なる側の場所において接続する、請求項１に記載のシステム。
5. 移動運搬手段のステアリング機構のための作動および制御システムであって、該システムは、
   ２つの反対方向に回転可能である駆動軸を含むモータと、
   該移動運搬手段の該ステアリング機構に固定されるように構成されている固定構造と、
   該駆動軸の回転運動が該固定構造に伝えられて、該移動運搬手段の該ステアリング機構の制御を容易にするように、該モータを該固定構造と結合するリンク構造であって、該リンク構造は、中空の管状部材と、該管状部材内に摺動可能に受容される細長部材とを備え、該細長部材は、該細長部材の長さ方向から横断方向に延びる突起を含み、該管状部材は、該管状部材の長さ方向に延びるスロットを含み、該スロットは、該細長部材が該管状部材内に受容されるときに、該突起を受容し、それにより、該細長部材および該管状部材のうちの一方の回転は、対応する回転を該細長部材および該管状部材のうちのもう一方に伝える、リンク構造と
   を備えている、システム。
6. 前記リンク構造の自由端部は、ユニバーサル継手を介して前記モータの前記駆動軸と結合され、該ユニバーサル継手は、該駆動軸に対して複数の異なる角度における該リンク構造の回転を容易にする、請求項１に記載のシステム。
7. 前記リンク構造の自由端部は、ユニバーサル継手を介して前記固定構造と結合され、該ユニバーサル継手は、該固定構造に対して複数の異なる角度における該リンク構造の回転を容易にする、請求項１に記載のシステム。
8. 前記モータと連絡する遠隔制御装置をさらに備え、該遠隔制御装置は、該遠隔制御装置の使用者によって異なる方向での前記駆動軸の回転を容易にして、前記移動運搬手段のナビゲーション制御を達成する、請求項１に記載のシステム。
9. 遠隔制御移動運搬手段であって、
   コンパートメントを備えている移動運搬手段であって、該コンパートメントは、該コンパートメント内にステアリング機構を含み、該ステアリング機構は、該移動運搬手段のナビゲーション制御を容易にする、移動運搬手段と、
   該移動運搬手段の該コンパートメント内に取り付けられた請求項１に記載のシステムと
   を備えている、移動運搬手段。
10. 前記移動運搬手段は、陸上の動力付き運搬手段を備え、前記ステアリング機構は、前記システムの前記固定機構が固定されるステアリングホイールを備えている、請求項９に記載の移動運搬手段。
11. 前記システムの前記モータと連絡する遠隔制御装置をさらに備え、該遠隔制御装置は、該遠隔制御装置の使用者によって異なる方向での前記駆動軸の回転を容易にして、前記移動運搬手段のナビゲーション制御を達成する、請求項９に記載の移動運搬手段。
12. 移動運搬手段のためのステアリング機構の制御方法であって、該方法は、
    固定構造を該移動運搬手段の該ステアリング機構に接続することであって、該固定構造は、第１の細長部材を備え、該第１の細長部材は、該固定構造の長さ方向の寸法の調節を容易にして、さらに、該ステアリング機構の異なる側の場所における該固定構造の取付けを容易にするように第２の細長部材の一部分内で摺動可能に移動可能である、ことと、
    モータを該移動運搬手段に据え付けることであって、該モータは２つの反対方向に回転する駆動軸を含む、ことと、
    リンク構造を介して該モータの該駆動軸を該固定構造と結合することと、
    該モータの操作を制御することによって該移動運搬手段の該ステアリング機構を制御することであって、該第１の細長部材および該第２の細長部材が互いに対して摺動可能に移動可能である間に、該駆動軸の回転運動は、該固定構造に伝えられ、また該移動運搬手段の該ステアリング機構にも伝えられる、ことと
    を包含する、方法。
13. 前記モータは、モータ据え付け台を備え、該モータ据え付け台は、前記駆動軸の回転運動が前記リンク構造を介して前記固定構造に伝えられることを可能にする間に、該固定構造に対して複数の異なる高さで該モータを据え付けるように構成されている、請求項１２に記載の方法。
14. 前記移動運搬手段の前記ステアリング機構は、ステアリングホイールを備え、前記固定構造の前記第１の細長部材および前記第２の細長部材は、該ステアリングホイールの異なる側の場所において該ステアリングホイールに接続される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記リンク構造は、中空の管状部材と、該管状部材内に摺動可能に受容される細長部材とを備え、該細長部材は、該細長部材の長さ方向から横断方向に延びる突起を含み、該管状部材は、該管状部材の長さ方向に延びるスロットを含み、該スロットは、該細長部材が該管状部材内に受容されるときに、該突起を受容し、それにより、該細長部材および該管状部材のうちの一方の回転は、対応する回転を該細長部材および該管状部材のうちのもう一方に伝える、請求項１２に記載の方法。
16. 前記リンク構造の自由端部は、ユニバーサル継手を介して前記モータの前記駆動軸と結合され、該ユニバーサル継手は、該駆動軸に対する複数の異なる角度における該リンク構造の回転を容易にする、請求項１２に記載の方法。
17. 前記リンク構造の自由端部は、ユニバーサル継手を介して前記固定構造と結合され、該ユニバーサル継手は、該固定構造に対する複数の異なる角度における該リンク構造の回転を容易にする、請求項１２に記載の方法。
18. 前記モータの操作は、該モータと連絡する遠隔制御装置によって制御されて、該遠隔制御装置の使用者によって異なる方向での前記駆動軸の回転を容易にする、請求項１２に記載の方法。

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