JP6351697B2 - Support mechanism and system - Google Patents
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Description
本発明は、支持機構の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a support mechanism.
球面アクチュエータを用いてカメラ等を支持することが知られている。例えば、特許文献1では、球体の表面に沿って回転する可動部材の台座にカメラを一つ取り付けて、可動部材とともに球体の周りを回転させる球面アクチュエータが提案されている。 It is known to support a camera or the like using a spherical actuator. For example, Patent Document 1 proposes a spherical actuator that attaches one camera to a base of a movable member that rotates along the surface of a sphere, and rotates the sphere around the movable member.
しかしながら、この球面アクチュエータは、可動部材の重心がカメラのある台座側に大きく偏っている。そのため、可動部材の回転に伴って球面アクチュエータの重心が大きく変動してしまう。 However, in this spherical actuator, the center of gravity of the movable member is greatly biased toward the pedestal side where the camera is located. For this reason, the center of gravity of the spherical actuator largely fluctuates with the rotation of the movable member.
本発明の目的は、駆動に伴う重心変動を抑制する支持機構に関する技術を提供することである。 The objective of this invention is providing the technique regarding the support mechanism which suppresses the gravity center fluctuation | variation accompanying a drive.
一態様において、支持機構は、曲面状の表面を有する第一部材と、この表面上を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに接続され、第一部材の周りを回転する第二部材と、を備え、第二部材は、複数の被支持体の少なくとも2つを、第一部材を挟んで互いに反対側の位置で支持可能である。 In one aspect, the support mechanism includes a first member having a curved surface, a plurality of actuators moving on the surface, a second member connected to the plurality of actuators and rotating around the first member, The second member can support at least two of the plurality of supported bodies at positions opposite to each other across the first member.
この態様では、複数のアクチュエータは、第一部材の曲面状の表面上を移動する。複数のアクチュエータに接続された第二部材もこの表面に沿って移動し、第一部材の周りを回転する。第二部材は、複数の被支持体を支持可能であるので、第二部材により支持された複数の被支持体も、第一部材の周りを回転する。 In this aspect, the plurality of actuators move on the curved surface of the first member. A second member connected to the plurality of actuators also moves along this surface and rotates around the first member. Since the second member can support a plurality of supported bodies, the plurality of supported bodies supported by the second member also rotate around the first member.
ここで、第二部材に支持される被支持体の少なくとも2つは、第一部材を挟んで互いに反対側に位置する。これらの被支持体は、その自重により第二部材に対して互いに反対方向の力(回転モーメント)を作用させる。 Here, at least two of the supported bodies supported by the second member are positioned on opposite sides of the first member. These supported bodies apply forces (rotational moments) in opposite directions to the second member due to their own weight.
これにより、第二部材に一つの被支持体のみが支持されている場合や複数の被支持体が同じ側のみで支持されている場合に比べて、第二部材の重心は、第二部材の回転中心に対して近づく。そのため、第二部材の駆動(第一部材周りの第二部材及び複数の被支持体の回転)に伴う支持機構の重心変動を抑制できる。 Accordingly, the center of gravity of the second member is higher than that of the second member as compared with the case where only one supported body is supported by the second member or when the plurality of supported bodies are supported only on the same side. Approach the center of rotation. Therefore, the center-of-gravity variation of the support mechanism accompanying the drive of the second member (the rotation of the second member around the first member and the plurality of supported bodies) can be suppressed.
第二部材は、第一部材を囲むリングを有するようにしてもよい。 The second member may have a ring surrounding the first member.
複数の被支持体は、リングの周方向に等間隔で支持されるようにしてもよい。 The plurality of supported bodies may be supported at equal intervals in the circumferential direction of the ring.
複数の被支持体は、異なる重量の被支持体を含むようにしてもよい。 The plurality of supported bodies may include supported bodies having different weights.
複数の被支持体は、同一重量の被支持体を含むようにしてもよい。 The plurality of supported bodies may include supported bodies having the same weight.
第二部材は、第一部材のヨー軸周りに回転可能であり、複数の被支持体を支持した第二部材の重心はヨー軸上に位置するようにしてもよい。 The second member may be rotatable about the yaw axis of the first member, and the center of gravity of the second member that supports the plurality of supported bodies may be located on the yaw axis.
この態様では、複数の被支持体を支持した状態で、第二部材の重心がヨー軸に対してバランスするので、第二部材を水平姿勢(水平面(地面)に平行な姿勢)に維持するのに必要なトルクを減少させることができる。また、第二部材のヨー軸周りの回転に伴って支持機構の重心が変動することも抑制できる。 In this aspect, since the center of gravity of the second member is balanced with respect to the yaw axis while supporting a plurality of supported bodies, the second member is maintained in a horizontal posture (a posture parallel to the horizontal plane (ground)). The torque required for this can be reduced. In addition, the center of gravity of the support mechanism can be prevented from changing as the second member rotates about the yaw axis.
複数の被支持体は、異なる種類の被支持体を含むようにしてもよい。 The plurality of supported bodies may include different types of supported bodies.
複数の被支持体は、同一種類の被支持体を含むようにしてもよい。 The plurality of supported bodies may include the same type of supported bodies.
複数の被支持体の少なくとも一つは、全天球カメラまたは半天球カメラであるようにしてもよい。 At least one of the plurality of supported bodies may be an omnidirectional camera or a hemispherical camera.
複数の被支持体の少なくとも一つは錘であるようにしてもよい。 At least one of the plurality of supported bodies may be a weight.
第二部材または複数の被支持体の少なくとも一つに取り付けられる慣性センサを備えるようにしてもよい。 An inertial sensor attached to at least one of the second member or the plurality of supported bodies may be provided.
他の態様において、支持機構は、曲面状の表面を有する第一部材と、この表面上を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに接続され、第一部材の周りを回転する第二部材と、第二部材に取り付けられた慣性センサと、を備えるようにしてもよい。 In another aspect, the support mechanism includes a first member having a curved surface, a plurality of actuators moving on the surface, a second member connected to the plurality of actuators and rotating around the first member, And an inertial sensor attached to the second member.
この態様では、複数のアクチュエータは、第一部材の曲面上の表面を移動する。複数のアクチュエータに接続された第二部材もこの表面に沿って移動し、第一部材の周りを回転する。ここで、第二部材には、慣性センサが取り付けられているので、第二部材の動きを簡易な構成で検知し、第一部材の周りの姿勢や回転を制御することができる。 In this aspect, the plurality of actuators move on the curved surface of the first member. A second member connected to the plurality of actuators also moves along this surface and rotates around the first member. Here, since the inertial sensor is attached to the second member, the movement of the second member can be detected with a simple configuration, and the posture and rotation around the first member can be controlled.
慣性センサは、角速度センサまたは加速度センサであるようにしてもよい。 The inertial sensor may be an angular velocity sensor or an acceleration sensor.
慣性センサに基づいて、第二部材の位置、姿勢(ピッチ角、ロール角、ヨー角等)、角速度及び角加速度の少なくとも一つを検知するようにしてもよい。 Based on the inertial sensor, at least one of the position, posture (pitch angle, roll angle, yaw angle, etc.), angular velocity, and angular acceleration of the second member may be detected.
第一部材は、基体に接続されており、慣性センサは、第二部材と基体との相対位置または第二部材と支持機構の外部の所定の参照位置との相対位置に基づいて較正されるようにしてもよい。 The first member is connected to the base body, and the inertial sensor is calibrated based on a relative position between the second member and the base body or a relative position between the second member and a predetermined reference position outside the support mechanism. It may be.
第二部材は、一つまたは複数の被支持体を支持可能であるようにしてもよい。 The second member may be capable of supporting one or a plurality of supported bodies.
慣性センサにより検知した第二部材の動きに基づいて、少なくとも一つの被支持体の姿勢が制御されるようにしてもよい。 The attitude of at least one supported body may be controlled based on the movement of the second member detected by the inertial sensor.
慣性センサは、少なくとも一つの被支持体に取り付けられているようにしてもよい。 The inertial sensor may be attached to at least one supported body.
慣性センサは、被支持体から離間しているようにしてもよい。 The inertial sensor may be separated from the supported body.
慣性センサは、被支持体の駆動中に第二部材の動きを検知するようにしてもよい。 The inertial sensor may detect the movement of the second member during driving of the supported body.
第一部材は、基体に接続されており、基体は、慣性センサをさらに有するようにしてもよい。 The first member may be connected to the base, and the base may further include an inertial sensor.
慣性センサは、少なくとも第一部材のピッチ軸及びロール軸のいずれかに対する第二部材の姿勢角を検知するようにしてもよい。 The inertial sensor may detect the attitude angle of the second member relative to at least one of the pitch axis and the roll axis of the first member.
基体が有する慣性センサは、第一部材のヨー軸に対する第二部材または基体の姿勢角を検知するようにしてもよい。 The inertial sensor included in the base may detect the attitude angle of the second member or the base with respect to the yaw axis of the first member.
少なくとも第二部材の姿勢角及び基体の姿勢角を用いて、第二部材を基体に対して較正するようにしてもよい。 You may make it calibrate a 2nd member with respect to a base | substrate using the attitude | position angle of a 2nd member and the attitude | position angle of a base | substrate at least.
複数のアクチュエータは、所定の姿勢角に基づいて第二部材を移動させるようにしてもよい。 The plurality of actuators may move the second member based on a predetermined posture angle.
所定の姿勢角に基づいて複数のアクチュエータが出力するトルクを決定するようにしてもよい。 You may make it determine the torque which a some actuator outputs based on a predetermined attitude | position angle.
PIDコントローラを用いてトルクを決定するようにしてもよい。 The torque may be determined using a PID controller.
PIDコントローラは、第二部材に設けられているようにしてもよい。 The PID controller may be provided on the second member.
第一部材は、基体に接続され、PIDコントローラは、基体に設けられているようにしてもよい。 The first member may be connected to the base, and the PID controller may be provided on the base.
支持機構は、第一部材に接続される基体を介して移動体に接続され、PIDコントローラは、移動体に設けられているようにしてもよい。 The support mechanism may be connected to the moving body via a base connected to the first member, and the PID controller may be provided on the moving body.
PIDコントローラは、慣性センサによって検知された姿勢角と所定の姿勢角との差に基づいて角速度を決定し、決定した角速度と慣性センサによって検知された角速度との差に基づいて、トルクを決定するようにしてもよい。 The PID controller determines an angular velocity based on a difference between a posture angle detected by the inertial sensor and a predetermined posture angle, and determines a torque based on a difference between the determined angular velocity and the angular velocity detected by the inertial sensor. You may do it.
複数のアクチュエータは、第一部材の表面に接触するようにしてもよい。 The plurality of actuators may be in contact with the surface of the first member.
第一部材の表面は球状であり、複数のアクチュエータは、表面の大円または小円に沿って等間隔で配置されているようにしてもよい。 The surface of the first member may be spherical, and the plurality of actuators may be arranged at equal intervals along a great circle or a small circle on the surface.
第一部材は、基体に対して固定されているようにしてもよい。 The first member may be fixed to the base.
第二部材は、第一部材の周りを少なくとも第一部材のロール軸、ピッチ軸またはヨー軸周りで回転するようにしてもよい。 The second member may rotate around the first member at least about the roll axis, pitch axis, or yaw axis of the first member.
第一部材は、基体にモータを介して回転可能に接続されているようにしてもよい。 The first member may be rotatably connected to the base via a motor.
第一部材または基体は、モータのロータに取り付けられているようにしてもよい。 The first member or the base may be attached to the rotor of the motor.
モータの回転角は、磁気センサを用いて検知されるようにしてもよい。 The rotation angle of the motor may be detected using a magnetic sensor.
モータは、第一部材を基体に対して第一部材のヨー軸周りに回転させるようにしてもよい。 The motor may rotate the first member around the yaw axis of the first member with respect to the base.
第二部材は、第一部材の周りを少なくとも第一部材のロール軸またはピッチ軸周りで回転するようにしてもよい。 The second member may rotate around the first member at least about the roll axis or pitch axis of the first member.
第二部材は、第一部材の周りをさらに第一部材のヨー軸周りで回転するようにしてもよい。 The second member may be further rotated about the yaw axis of the first member around the first member.
外部の電源から支持機構へ電力が供給されるようにしてもよい。 Electric power may be supplied from an external power source to the support mechanism.
第一部材は、基体に接続され、基体に電源が設けられているようにしてもよい。 The first member may be connected to the base body and provided with a power source.
支持機構は、第一部材に接続する基体を介して移動体に接続され、移動体に電源が設けられているようにしてもよい。 The support mechanism may be connected to the moving body via a base connected to the first member, and the moving body may be provided with a power source.
支持機構は、第一部材に接続する基体を介して移動体に接続されるようにしてもよい。 The support mechanism may be connected to the moving body via a base connected to the first member.
一態様において、上記いずれかの態様の支持機構と、支持機構が取り付けられた移動体とを備えるシステムを構成してもよい。 In one aspect, a system including the support mechanism according to any one of the above aspects and a moving body to which the support mechanism is attached may be configured.
一態様において、曲面状の表面を有する第一部材と、この表面上を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに接続され、慣性センサが取り付けられた第二部材と、を備える支持機構を駆動する方法であって、慣性センサを用いて第二部材の動きを検知する工程と、検知した第二部材の動きに基づいて複数のアクチュエータを駆動して、第二部材を第一部材の周りで回転させる工程と、を含む方法を構成してもよい。 In one aspect, a support mechanism is provided that includes a first member having a curved surface, a plurality of actuators moving on the surface, and a second member connected to the plurality of actuators and having an inertial sensor attached thereto. A method of detecting a movement of the second member using an inertial sensor, and driving a plurality of actuators based on the detected movement of the second member to move the second member around the first member. And rotating the method.
この態様では、複数のアクチュエータは、第一部材の曲面状の表面を移動する。複数のアクチュエータに接続された第二部材もこの表面に沿って移動し、第一部材の周りを回転する。ここで、第二部材には、慣性センサが取り付けられているので、第二部材の動きを簡易な構成で検知し、第一部材の周りの姿勢や回転を制御することができる。 In this aspect, the plurality of actuators move on the curved surface of the first member. A second member connected to the plurality of actuators also moves along this surface and rotates around the first member. Here, since the inertial sensor is attached to the second member, the movement of the second member can be detected with a simple configuration, and the posture and rotation around the first member can be controlled.
本発明によれば、駆動に伴う重心変動を抑制する支持機構に関する技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique regarding the support mechanism which suppresses the gravity center fluctuation | variation accompanying a drive can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態において説明する構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。各実施形態及びその変形例は、技術的に可能な限り、置換または組合せできる。なお、以下の説明では、同一または同様の構成には、特に断りのない限り、同一の名称を用いている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The configurations described in the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the illustrated configurations. Each embodiment and its modifications can be replaced or combined as long as technically possible. In the following description, the same names are used for the same or similar configurations unless otherwise specified.
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。 The claims, the description, the drawings, and the abstract include matters subject to copyright protection. The copyright owner will not object to any number of copies of these documents as they appear in the JPO file or record. However, in other cases, all copyrights are reserved.
図1を参照して、支持機構と可動体とを備えたシステムの構成例を説明する。同図に示すように、システム1は、支持機構100と可動体101とが基体103を介して連結して構成されている。 With reference to FIG. 1, the structural example of the system provided with the support mechanism and the movable body is demonstrated. As shown in the figure, the system 1 is configured by connecting a support mechanism 100 and a movable body 101 via a base 103.
支持機構100は、固定子105(第一部材)、フレーム107(第二部材)及び複数のアクチュエータ109等を備える。固定子105と複数のアクチュエータ109とは、モータ組立体111を構成する。 The support mechanism 100 includes a stator 105 (first member), a frame 107 (second member), a plurality of actuators 109, and the like. The stator 105 and the plurality of actuators 109 constitute a motor assembly 111.
固定子105は、球状表面を有する球体である。変形例として、固定子105は、曲面状の表面を有する他の形状、例えば、半球体、円筒体、回転楕円体等であってもよい。 The stator 105 is a sphere having a spherical surface. As a modification, the stator 105 may be another shape having a curved surface, for example, a hemisphere, a cylinder, a spheroid, or the like.
フレーム107は、複数のアクチュエータ109に接続されている。フレーム107は、一つまたは複数の被支持体を支持可能である。被支持体は、フレーム107に支持される物体である。例えば、被支持体は、撮像装置(全天球カメラ、半天球カメラ、ビデオカメラ等)、センサ(画像センサ、音声センサ等)、画像出力装置もしくは音声出力装置(テレビ、スピーカ等)または通信装置及びロボットアーム等の機器でもよい。例えば、被支持体は、この機器に対して重量を釣り合わせるための錘でもよい。フレーム107は、例えばその表面上に被支持体を固定して直接支持してもよいし、フレームに接続された取付部材等を介して被支持体を間接的に支持してもよい。 The frame 107 is connected to a plurality of actuators 109. The frame 107 can support one or a plurality of supported bodies. The supported body is an object supported by the frame 107. For example, the supported body may be an imaging device (such as an omnidirectional camera, a hemispherical camera, or a video camera), a sensor (such as an image sensor or an audio sensor), an image output device or an audio output device (such as a television or a speaker), or a communication device. Also, a device such as a robot arm may be used. For example, the supported body may be a weight for balancing the weight of the device. For example, the frame 107 may be directly supported by fixing the supported body on the surface thereof, or may be indirectly supported through an attachment member or the like connected to the frame.
複数のアクチュエータ109は、固定子105に対する回転子として機能する。複数のアクチュエータ109は、固定子105に接触して球状表面上を移動し、フレーム107を固定子105に対して例えば3軸(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)で回転させる。 The plurality of actuators 109 function as a rotor for the stator 105. The plurality of actuators 109 contact the stator 105 and move on the spherical surface, and rotate the frame 107 with respect to the stator 105, for example, in three axes (roll axis, pitch axis, and yaw axis).
複数のアクチュエータ109は、例えば、圧電アクチュエータである。圧電アクチュエータは、電圧の印加により圧電素子が微小振動する。この微小振動により発生した超音波が固定子105の球状表面に伝達されると、摩擦力により複数のアクチュエータ109が固定子105の表面に沿って移動する。これに伴い複数のアクチュエータ109に接続されたフレーム107も固定子105に対して回転する。複数のアクチュエータ109のそれぞれに印加する電圧を制御することで、フレーム107の固定子105に対する姿勢や回転が制御できる。 The plurality of actuators 109 are, for example, piezoelectric actuators. In the piezoelectric actuator, the piezoelectric element slightly vibrates when a voltage is applied. When the ultrasonic waves generated by the minute vibrations are transmitted to the spherical surface of the stator 105, the plurality of actuators 109 move along the surface of the stator 105 due to frictional force. Accordingly, the frame 107 connected to the plurality of actuators 109 also rotates with respect to the stator 105. By controlling the voltage applied to each of the plurality of actuators 109, the posture and rotation of the frame 107 with respect to the stator 105 can be controlled.
モータ組立体111は、固定子105と、複数のアクチュエータ109とから構成される。モータ組立体111は、例えば、フレーム107に直接力(例えば、超音波)を作用させるモータであり、フレーム107を基体103及び可動体101に対して一つまたは複数軸で回転させる。変形例として、モータ組立体111は、駆動力にコイルやマグネットによる電磁力を利用するモータでもよい。 The motor assembly 111 includes a stator 105 and a plurality of actuators 109. The motor assembly 111 is, for example, a motor that directly applies a force (for example, ultrasonic waves) to the frame 107, and rotates the frame 107 with respect to the base 103 and the movable body 101 with one or a plurality of axes. As a modification, the motor assembly 111 may be a motor that uses an electromagnetic force of a coil or a magnet as a driving force.
可動体101は、例えば、移動体である。移動体としては、無人航空機(Unmanned Aerial Vehicle、以下、「UAV」という。)、航空機、空中を移動する他の機器、地上を移動する車両、水上を移動する船舶、ロボット等が含まれる。変形例として、可動体101は、生体(人、動物)、生体に支持または装着されるデバイスでもよい。 The movable body 101 is, for example, a moving body. Examples of the moving body include an unmanned aerial vehicle (hereinafter referred to as “UAV”), an aircraft, other equipment that moves in the air, a vehicle that moves on the ground, a ship that moves on the water, a robot, and the like. As a modification, the movable body 101 may be a living body (human, animal), or a device supported or attached to the living body.
基体103は、支持機構100と可動体101とを接続する。基体103は、支持機構100と可動体101とが互いに相対移動しないように両者を接続してもよい。または、基体103は、支持機構100と可動体101とが相対移動(例えば、一つまたは複数軸で回転)するように両者を接続してもよい。変形例として、基体103を用いずに、支持機構100と可動体101とが直接連結されてもよい。 The base 103 connects the support mechanism 100 and the movable body 101. The base 103 may be connected so that the support mechanism 100 and the movable body 101 do not move relative to each other. Alternatively, the base 103 may be connected so that the support mechanism 100 and the movable body 101 are relatively moved (for example, rotated by one or a plurality of axes). As a modification, the support mechanism 100 and the movable body 101 may be directly connected without using the base body 103.
図2を参照して、支持機構の一例を示す。図2(A)に示すように、支持機構200は、固定子201、3つの圧電アクチュエータ203−1、203−2及び203−3(以下、まとめて「圧電アクチュエータ203」ともいう)、接続部材204、フレーム209並びにシャフト211等を備えている。 An example of a support mechanism is shown with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the support mechanism 200 includes a stator 201, three piezoelectric actuators 203-1, 203-2 and 203-3 (hereinafter collectively referred to as “piezoelectric actuator 203”), and a connection member. 204, a frame 209, a shaft 211, and the like.
支持機構200は、シャフト211を介して基体213に連結されている。同図中、互いに直交する3つの軸207−1、207−2及び207−3は、それぞれ、ヨー軸、ピッチ軸及びロール軸である。 The support mechanism 200 is connected to the base body 213 via the shaft 211. In the figure, three axes 207-1, 207-2, and 207-3 orthogonal to each other are a yaw axis, a pitch axis, and a roll axis, respectively.
固定子201は、球状表面を有する球体であり、表面上の一点において棒状のシャフト211の一端に固定されている。シャフト211は、他端にて基体213に固定されている。 The stator 201 is a sphere having a spherical surface, and is fixed to one end of a rod-shaped shaft 211 at one point on the surface. The shaft 211 is fixed to the base 213 at the other end.
圧電アクチュエータ203は、固定子201に接続され、固定子201の表面上(シャフト211が固定されている箇所を除く)を移動する。圧電アクチュエータ203は、固定子201の同一円周上に沿って、より具体的には、固定子201を構成する球体の小円(固定子201をその中心を含まない平面で切ったときの切断円)の周方向に沿ってそれぞれ均一に離間して配置される。ここでは、圧電アクチュエータ203は、固定子201の中心に対して互いに相対角度120度離間して配置されている。 The piezoelectric actuator 203 is connected to the stator 201 and moves on the surface of the stator 201 (except for a portion where the shaft 211 is fixed). The piezoelectric actuator 203 is arranged along the same circumference of the stator 201, more specifically, a small sphere of the sphere constituting the stator 201 (cut when the stator 201 is cut by a plane not including the center thereof). (Circle) and are spaced apart uniformly along the circumferential direction. Here, the piezoelectric actuators 203 are disposed at a relative angle of 120 degrees with respect to the center of the stator 201.
この小円の大きさは、図2(B)に示すように、ピッチ軸207−2及びロール軸207−3を含む面に対する圧電アクチュエータ203の姿勢角αで規定される。姿勢角αは、例えば、0度から±85度等とすることができる。 The size of the small circle is defined by the attitude angle α of the piezoelectric actuator 203 with respect to the plane including the pitch axis 207-2 and the roll axis 207-3, as shown in FIG. The posture angle α can be set to, for example, 0 to ± 85 degrees.
変形例として、圧電アクチュエータ203は、小円の周方向に沿って不均一に配置されてもよい。また、圧電アクチュエータ203は、固定子201の表面上の大円(固定子201をその中心を含む平面で切ったときの切断円)に沿って均一または不均一に配置されてもよい(この場合、図2(B)の姿勢角αは0度になる)。また、圧電アクチュエータの数に限定はなく、例えば4つ以上としてもよい。 As a modification, the piezoelectric actuators 203 may be non-uniformly arranged along the circumferential direction of the small circle. In addition, the piezoelectric actuator 203 may be arranged uniformly or non-uniformly along a great circle on the surface of the stator 201 (a cut circle when the stator 201 is cut by a plane including its center) (in this case) The posture angle α in FIG. 2B is 0 degree). The number of piezoelectric actuators is not limited, and may be four or more, for example.
圧電アクチュエータ203は、それぞれ圧電素子を備える。圧電素子には、例えば、超音波域の交流電圧が印加される。印加する電圧特性(例えば、振幅、位相差及び周波数等)を変化させることで圧電素子の伸縮が制御される。これにより圧電アクチュエータ203は、それぞれ角速度ベクトル205−1、205−2及び205−3で固定子201の表面上を移動する。 Each piezoelectric actuator 203 includes a piezoelectric element. For example, an AC voltage in the ultrasonic range is applied to the piezoelectric element. The expansion and contraction of the piezoelectric element is controlled by changing the applied voltage characteristics (for example, amplitude, phase difference, frequency, etc.). Accordingly, the piezoelectric actuator 203 moves on the surface of the stator 201 by angular velocity vectors 205-1, 205-2, and 205-3, respectively.
圧電アクチュエータ203を駆動するための電力は、支持機構200の内部の電源(例えば、フレーム209に搭載したバッテリ等)から供給してもよいし、支持機構200の外部の電源(例えば基体213または基体213が接続される可動体のバッテリ等)からケーブルやワイヤまたは無線で供給してもよい。この電力は、支持機構200の他の部材または支持機構200に接続された他の構成を駆動するためにも用いることができる。 The electric power for driving the piezoelectric actuator 203 may be supplied from a power source inside the support mechanism 200 (for example, a battery mounted on the frame 209), or a power source outside the support mechanism 200 (for example, the base 213 or the base). 213 may be supplied by a cable, a wire, or wirelessly. This power can also be used to drive other members of the support mechanism 200 or other configurations connected to the support mechanism 200.
接続部材204は、例えば、薄厚平板状の弾性部材であり、圧電アクチュエータ203それぞれをフレーム209の周方向に沿って接続する。このとき、接続部材204は、圧電アクチュエータ203を固定子201の中心方向に対して一方向に偏るような力を加えて、固定子201に予め負荷を付与してもよい。この場合、圧電アクチュエータ203が固定子201から外れてしまうことが抑制される。接続部材204は、フレーム209と一体成形されていてもよいし、フレーム209とは別体で接着、溶着または固定手段(ねじや、釘、ピン等)で接続されていてもよい。変形例として、フレーム209と接続部材204とを、互いに取り外し可能に接続してもよい。 The connection member 204 is, for example, a thin plate-like elastic member, and connects each piezoelectric actuator 203 along the circumferential direction of the frame 209. At this time, the connecting member 204 may apply a load to the stator 201 in advance by applying a force that biases the piezoelectric actuator 203 in one direction with respect to the center direction of the stator 201. In this case, the piezoelectric actuator 203 is prevented from being detached from the stator 201. The connection member 204 may be integrally formed with the frame 209, or may be connected to the frame 209 separately by bonding, welding, or fixing means (screws, nails, pins, etc.). As a modification, the frame 209 and the connection member 204 may be detachably connected to each other.
フレーム209は、リング状であり、固定子201の外周面を囲むように配置されている。フレーム209のリングの半径は、圧電アクチュエータ203が配置される固定子201の小円または大円の半径よりも少なくとも大きく、フレーム209の固定子201周りの回転の障害にならない大きさである。 The frame 209 has a ring shape and is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the stator 201. The radius of the ring of the frame 209 is at least larger than the radius of the small circle or the great circle of the stator 201 on which the piezoelectric actuator 203 is disposed, and has a size that does not hinder the rotation of the frame 209 around the stator 201.
変形例として、フレーム209は、固定子201の外周の一部を覆うような平板状(例えば、図5のフレーム503を参照)や多角形等の他の形状であってもよい。フレーム209は、点対称又は軸対称の形状でもよいし、非対称の形状でもよい。 As a modification, the frame 209 may have a flat plate shape that covers a part of the outer periphery of the stator 201 (see, for example, the frame 503 in FIG. 5) or other shapes such as a polygon. The frame 209 may have a point symmetric or axially symmetric shape, or an asymmetric shape.
フレーム209は、圧電アクチュエータ203の固定子201上の移動により、角速度ベクトル205−1、205−2及び205−3の合力からなる角速度ベクトルを有する。これにより、フレーム209は、固定子201に対して3軸(ヨー軸207−1、ピッチ軸207−2及びロール軸207−3)周りに所定の可動域で回転する。変形例として、フレーム209は、3つの軸のいずれか2軸または1軸周りのみで回転するようにしてもよい。 The frame 209 has an angular velocity vector formed by the resultant force of the angular velocity vectors 205-1, 205-2, and 205-3 due to the movement of the piezoelectric actuator 203 on the stator 201. As a result, the frame 209 rotates around the three axes (the yaw axis 207-1, the pitch axis 207-2, and the roll axis 207-3) with respect to the stator 201 within a predetermined movable range. As a modification, the frame 209 may be rotated only about any two of the three axes or about one axis.
フレーム209は、一つまたは複数の被支持体を支持することができる。図2(A)に示す例では、フレーム209の表面上に一つの被支持体206が固定されている。被支持体206は、フレーム209の動きに連動して固定子201に対して回転する。 The frame 209 can support one or a plurality of supported bodies. In the example illustrated in FIG. 2A, one supported body 206 is fixed on the surface of the frame 209. The supported body 206 rotates relative to the stator 201 in conjunction with the movement of the frame 209.
変形例として、フレーム209は、被支持体206をフレーム209の内部に収容してもよい。また、フレーム209は、取付部材を用いて被支持体をフレーム209の上方、側方または下方等に間接的に支持してもよい。このような取付部材は、フレーム209と一体成形されていてもよいし、フレーム209に接着、溶着または固定手段(ねじや、釘、ピン等)等で接続されていてもよい。また、フレーム209は、例えば被支持体206をワイヤで吊り下げる等して、被支持体206をフレーム209に対して相対移動可能に支持してもよい。また、フレーム209は、被支持体206をフレーム209に対して取り外し可能に支持してもよい。 As a modification, the frame 209 may accommodate the supported body 206 inside the frame 209. Further, the frame 209 may indirectly support the supported body on the upper side, the side, or the lower side of the frame 209 using an attachment member. Such an attachment member may be integrally formed with the frame 209, or may be connected to the frame 209 by adhesion, welding, or fixing means (screws, nails, pins, etc.). The frame 209 may support the supported body 206 so as to be relatively movable with respect to the frame 209 by, for example, suspending the supported body 206 with a wire. The frame 209 may support the supported body 206 so as to be removable from the frame 209.
シャフト211は、例えば、ヨー軸207−1方向に伸びる棒状部材である。シャフト211は、一端で固定子201に固定され、他端で基体213に固定される。すなわち、シャフト211は、固定子201と基体213とを互いに相対移動できないように連結する。シャフト211の形状や大きさには特に限定はない。変形例として、シャフト211を用いずに、固定子201と基体213とを直接連結してもよい。 The shaft 211 is, for example, a rod-shaped member that extends in the direction of the yaw axis 207-1. The shaft 211 is fixed to the stator 201 at one end, and fixed to the base 213 at the other end. That is, the shaft 211 connects the stator 201 and the base body 213 so that they cannot move relative to each other. The shape and size of the shaft 211 are not particularly limited. As a modification, the stator 201 and the base body 213 may be directly connected without using the shaft 211.
基体213は、可動体(例えば、移動体や生体)や静止体(例えば、建築物)等の他の物体に接続可能である。基体213は、他の物体の表面(例えば、移動体の筐体内側または外側表面)に接続されてもよい。基体213は、他の物体の一部(例えば、移動体の筐体の一部)を構成してもよい。基体213は、他の物体に対して相対移動できないように固定されてもよいし、相対移動できるように接続されてもよい。基体は、他の物体に対して、取り外し可能に接続されてもよい。基体213は、接続する他の物体からの振動が支持機構200に伝達されるのを抑制するために、ダンパ等の衝撃吸収機構を備えてもよい。 The base 213 can be connected to other objects such as a movable body (for example, a moving body or a living body) or a stationary body (for example, a building). The base 213 may be connected to the surface of another object (for example, the inner surface or the outer surface of the moving body). The base 213 may constitute a part of another object (for example, a part of the casing of the moving body). The base 213 may be fixed so that it cannot move relative to other objects, or may be connected so that it can move relatively. The substrate may be removably connected to other objects. The base 213 may include an impact absorbing mechanism such as a damper in order to suppress vibrations from other connected objects from being transmitted to the support mechanism 200.
図3を参照して、支持機構の他の例を示す。図3に示す支持機構300は、固定子315が基体303に対してヨー軸301周りで回転可能である点で、図2で説明した支持機構200とは異なる。 With reference to FIG. 3, another example of the support mechanism is shown. The support mechanism 300 shown in FIG. 3 is different from the support mechanism 200 described in FIG. 2 in that the stator 315 can rotate around the yaw axis 301 with respect to the base body 303.
支持機構300のその余の構成(固定子315、圧電アクチュエータ311、フレーム313)は、支持機構200の対応する構成(固定子201、圧電アクチュエータ203、フレーム209)と同一または同様の構成をとることができる。なお、図3においては、フレーム313に3つの被支持体309が支持された様子が示されているが、被支持体309の配置及び数はこれに限定されるものではない。 The remaining configuration of the support mechanism 300 (stator 315, piezoelectric actuator 311, frame 313) is the same as or similar to the corresponding configuration of the support mechanism 200 (stator 201, piezoelectric actuator 203, frame 209). Can do. FIG. 3 shows a state in which three supported bodies 309 are supported on the frame 313, but the arrangement and number of the supported bodies 309 are not limited to this.
図3に示すように、シャフト307は、一端で固定子315に固定され、他端でモータ305のロータ(回転子)に固定されている。モータ305の筐体(固定子)は、シャフト307に接続されている。モータ305は、例えば、DCサーボモータであり、ヨー軸301周りで所望の方向(時計周りまたは反時計周り)で回転する。モータ305は、例えば、エンコーダやポテンショメータを有しており、その回転角や回転速度が検知可能である。 As shown in FIG. 3, the shaft 307 is fixed to the stator 315 at one end and fixed to the rotor (rotor) of the motor 305 at the other end. A housing (stator) of the motor 305 is connected to the shaft 307. The motor 305 is, for example, a DC servo motor, and rotates around the yaw axis 301 in a desired direction (clockwise or counterclockwise). The motor 305 has an encoder and a potentiometer, for example, and can detect the rotation angle and rotation speed.
固定子315は、モータ305により、基体303に対してヨー軸周りで回転する。すなわち、フレーム313の基体303に対する回転は、固定子315の基体303に対するヨー軸周りの回転(回転1)と、フレーム313の固定子315に対する回転(回転2)とを合せたものになる。 The stator 315 is rotated around the yaw axis with respect to the base body 303 by the motor 305. That is, the rotation of the frame 313 relative to the base 303 is a combination of the rotation of the stator 315 around the yaw axis relative to the base 303 (rotation 1) and the rotation of the frame 313 relative to the stator 315 (rotation 2).
フレーム313の固定子315に対する回転(回転2)をロール軸及びピッチ軸の2軸周りの回転にしてもよい。この場合でも、固定子315の基体303に対するヨー軸周りの回転(回転1)により、フレーム313は、基体303に対してヨー軸、ロール軸及びピッチ軸の3軸周りで回転可能である。 The rotation of the frame 313 with respect to the stator 315 (rotation 2) may be rotation around two axes of the roll axis and the pitch axis. Even in this case, the frame 313 can rotate around the three axes of the yaw axis, the roll axis, and the pitch axis with respect to the base 303 by the rotation (rotation 1) of the stator 315 around the base 303 with respect to the base 303.
フレーム313の固定子315に対する回転(回転2)をロール軸、ピッチ軸及びヨー軸の3軸周りの回転としてもよい。この場合、ヨー軸周りの大きな動きをモータ305に担わせ、ヨー軸周りの微小な動きを圧電アクチュエータ311に担わせるようにしてもよい。 The rotation (rotation 2) of the frame 313 with respect to the stator 315 may be rotation about three axes of the roll axis, the pitch axis, and the yaw axis. In this case, the motor 305 may be responsible for a large movement around the yaw axis and the piezoelectric actuator 311 may be responsible for a minute movement around the yaw axis.
図4を参照して、支持機構が複数の被支持体を支持する際の支持位置について説明する。図4(A)は、重量が同一の3つの被支持体を支持する場合の一例であり、図4(B)は、重量が異なる2つの被支持体を支持する場合の一例である。いずれの例においても、フレームは、複数の被支持体の少なくとも2つを、回転子を挟んで互いに反対側の位置で支持する。すなわち、被支持体の一方と被支持体の他方との相対角度(回転子の中心から一方の被支持体401−1に延びる半直線と、回転子の中心から他方の被支持体に延びる半直線とがなす角度)が90度より大きくなる。 With reference to FIG. 4, the support position when the support mechanism supports a plurality of supported bodies will be described. 4A is an example in the case of supporting three supported bodies having the same weight, and FIG. 4B is an example in the case of supporting two supported bodies having different weights. In any example, the frame supports at least two of the plurality of supported bodies at positions opposite to each other with the rotor interposed therebetween. That is, the relative angle between one of the supported bodies and the other of the supported bodies (a half line extending from the center of the rotor to one supported body 401-1 and a half extending from the center of the rotor to the other supported body. The angle formed by the straight line) is greater than 90 degrees.
図4(A)に示すように、3つの被支持体401−1、401−2、401−3(以下、「被支持体401」ともいう。)は、重量が同一であり、固定子408に対して互いに反対側に位置する。より具体的には、被支持体401は、リング状のフレーム407の周方向に互いに等間隔(相対角度120度)で、かつ、3つの圧電アクチュエータ410−1、410−2、410−3(以下、「圧電アクチュエータ410」ともいう。)の中間に位置する。 As shown in FIG. 4A, the three supported bodies 401-1, 401-2, 401-3 (hereinafter also referred to as “supported body 401”) have the same weight and the stator 408. Are opposite to each other. More specifically, the supported body 401 has three piezoelectric actuators 410-1, 410-2, 410-3 (equal to each other in the circumferential direction of the ring-shaped frame 407 at equal intervals (relative angle of 120 degrees). Hereinafter, it is also called “piezoelectric actuator 410”).
これにより、被支持体401を支持した状態のフレーム407(被支持体401及び圧電アクチュエータ410等のフレーム407とともに回転する物体を含む)の重心405が、ヨー軸403上に位置する。すなわち、フレーム407は、ヨー軸403に対して重量がバランスする。 As a result, the center of gravity 405 of the frame 407 in a state of supporting the supported body 401 (including an object that rotates together with the frame 407 such as the supported body 401 and the piezoelectric actuator 410) is positioned on the yaw axis 403. That is, the weight of the frame 407 is balanced with respect to the yaw axis 403.
これにより、フレーム407を水平姿勢に維持するのに必要なトルクを減少させることができる。また、フレーム407のヨー軸403周りの回転に伴って支持機構の重心が変動することも抑制できる。 Thereby, the torque required to maintain the frame 407 in the horizontal posture can be reduced. In addition, the center of gravity of the support mechanism can be prevented from changing as the frame 407 rotates about the yaw axis 403.
フレーム407の重心405は、フレーム407に一つの被支持体のみが支持されている場合や複数の被支持体が固定子408の同じ側のみで支持されている場合に比べて、回転中心Oに近くなっている(回転中心Oと一致してもよい)。そのため、その余の回転軸(ピッチ軸又はロール軸)に対して姿勢を維持する際のトルクも減少する。また、フレーム407のこれらの回転軸周りの回転に伴って支持機構の重心が変動することも抑制できる。 The center of gravity 405 of the frame 407 is closer to the rotation center O than when the frame 407 supports only one supported body or when a plurality of supported bodies are supported only on the same side of the stator 408. It is close (may coincide with the rotation center O). Therefore, the torque when maintaining the posture with respect to the remaining rotation axis (pitch axis or roll axis) is also reduced. In addition, the center of gravity of the support mechanism can be prevented from changing as the frame 407 rotates around these rotational axes.
この支持機構を例えばUAVに取り付けて例えばカメラ等の撮像装置を支持するようにしてもよい。この場合、例えば、カメラを水平方向(水平面(地面)に対し平行な方向)に維持したまま撮像をしても、フレーム407を水平姿勢に維持するのに必要なトルクが少なくてすむ。すなわちカメラの水平姿勢を維持するために圧電アクチュエータ410に印加する電力を小さくできる。また、撮像対象に向けてカメラを水平方向で回転させても、フレーム407のヨー軸403周りの回転に伴う重心変動が抑制できるので、航行中のUAVのバランスが崩れることを抑制できる。 This support mechanism may be attached to, for example, a UAV to support an imaging device such as a camera. In this case, for example, even if imaging is performed while the camera is maintained in the horizontal direction (direction parallel to the horizontal plane (ground)), less torque is required to maintain the frame 407 in the horizontal posture. That is, the electric power applied to the piezoelectric actuator 410 in order to maintain the horizontal posture of the camera can be reduced. Further, even if the camera is rotated in the horizontal direction toward the imaging target, the change in the center of gravity associated with the rotation of the frame 407 around the yaw axis 403 can be suppressed, so that the UAV balance during navigation can be prevented from being lost.
図4(B)は、互いに重量の異なる2つの被支持体を支持する場合の例である。被支持体411と413とは、それぞれフレーム409の周方向に沿って配置され、互いに対向するように(相対角度180度の対称位置)位置する。より具体的には、被支持体411は、フレーム409の周方向で、圧電アクチュエータ410−1と410−3との中間に位置する。被支持体413は、圧電アクチュエータ410−2に対向してフレーム409の半径方向外側に位置する。フレーム409(被支持体411、413、3つの圧電アクチュエータ410−1、410−2、410−3等ともに回転する物体を含む)の重心は、少なくとも一つの回転軸(例えば、ヨー軸)上に位置する。 FIG. 4B shows an example in which two supported bodies having different weights are supported. The supported bodies 411 and 413 are arranged along the circumferential direction of the frame 409, and are positioned so as to face each other (symmetrical position with a relative angle of 180 degrees). More specifically, the supported body 411 is positioned between the piezoelectric actuators 410-1 and 410-3 in the circumferential direction of the frame 409. The supported body 413 is positioned on the outer side in the radial direction of the frame 409 so as to face the piezoelectric actuator 410-2. The center of gravity of the frame 409 (including the object that rotates together with the supported bodies 411, 413, the three piezoelectric actuators 410-1, 410-2, 410-3, etc.) is on at least one rotation axis (for example, the yaw axis). To position.
被支持体のフレーム上の位置は、被支持体の総数、各被支持体の大きさ、重さ、形状等に応じて適宜変更できる。例えば、支持機構またはフレームがヨー軸に対して対称形の場合、複数の被支持体の重量がヨー軸においてバランスするように(それぞれのヨー軸に対する回転モーメントが互いに打ち消し合うように)、被支持体を配置してもよい。例えば、同じ重さの複数の被支持体を支持する場合は、これらの被支持体をヨー軸周りに均等に配置する。一方、異なる重さの複数の被支持体を支持する場合は、(ヨー軸に対するそれぞれの回転モーメントが互いに打ち消されるように)重い被支持体をヨー軸のより近くに配置し、軽い被支持体をヨー軸のより遠くに配置する。これにより、被支持体を支持したフレームのヨー軸に対する重量がバランスする(重心がヨー軸上に位置する)。 The position of the supported body on the frame can be appropriately changed according to the total number of supported bodies, the size, weight, shape, etc. of each supported body. For example, when the support mechanism or the frame is symmetrical with respect to the yaw axis, the weights of the multiple supported bodies are balanced on the yaw axis (so that the rotational moments with respect to each yaw axis cancel each other). You may place your body. For example, when supporting a plurality of supported bodies having the same weight, these supported bodies are arranged evenly around the yaw axis. On the other hand, when supporting a plurality of supported bodies having different weights, a heavy supported body is arranged closer to the yaw axis (so that the respective rotational moments with respect to the yaw axis cancel each other). Is placed further away from the yaw axis. Thereby, the weight with respect to the yaw axis of the frame which supported the to-be-supported body balances (a gravity center is located on a yaw axis).
複数の被支持体の種類は、同一でも互いに異なっていてもよい。例えば、被支持体の少なくとも一つは、撮像装置(全天球カメラ、半天球カメラ、ビデオカメラ等)、センサ(画像センサ、音声センサ等)、画像出力装置もしくは音声出力装置(テレビ、スピーカ等)または通信装置及びロボットアーム等の機器でもよい。例えば、被支持体の少なくとも1つは、この機器に対して重量を釣り合わせるための錘でもよい。錘は、フレームに別途取り付けられてもよいし、フレームに一体成形されてもよい。 The types of the plurality of supported bodies may be the same or different from each other. For example, at least one of the supported bodies includes an imaging device (a omnidirectional camera, a hemispherical camera, a video camera, etc.), a sensor (an image sensor, an audio sensor, etc.), an image output device or an audio output device (a TV, a speaker, etc.) ) Or a device such as a communication device and a robot arm. For example, at least one of the supported bodies may be a weight for balancing the weight of the device. The weight may be separately attached to the frame, or may be integrally formed with the frame.
図5を参照して、慣性センサを備える支持機構の一例を示す。同図に示すように、支持機構500は、慣性センサ501、平板状のフレーム503、球状の固定子505、棒状のシャフト507、被支持体509、複数の圧電アクチュエータ511等を備えている。支持機構500は、慣性センサ501を備えている点を除いては、例えば、図1から図3で説明した支持機構100、支持機構200または支持機構300と同一または同様の構成にすることができる。 With reference to FIG. 5, an example of a support mechanism provided with an inertial sensor is shown. As shown in the figure, the support mechanism 500 includes an inertial sensor 501, a flat frame 503, a spherical stator 505, a rod-shaped shaft 507, a supported body 509, a plurality of piezoelectric actuators 511, and the like. The support mechanism 500 may have the same or similar configuration as the support mechanism 100, the support mechanism 200, or the support mechanism 300 described with reference to FIGS. 1 to 3, for example, except that the inertia sensor 501 is provided. .
慣性センサ501は、対象の加速度、角速度又は角加速度を検出するためのセンサ(Inertial Measurement Unit:IMU)であり、例えば、センサの3軸に対し3つの角速度センサ(ジャイロセンサ)と3つの加速度センサを取り付けたセンサ群である。変形例として、慣性センサ501は、角速度センサや加速度センサの誤差を補正するための地磁気センサ、傾斜センサ及びGPS等を含んでもよい。慣性センサ501は、一つでも複数でもよい。 The inertial sensor 501 is a sensor (Inertial Measurement Unit: IMU) for detecting the acceleration, angular velocity, or angular acceleration of an object. For example, three angular velocity sensors (gyro sensors) and three acceleration sensors with respect to three axes of the sensor. It is a sensor group to which is attached. As a modification, the inertial sensor 501 may include a geomagnetic sensor, a tilt sensor, a GPS, and the like for correcting an error of an angular velocity sensor or an acceleration sensor. One or a plurality of inertial sensors 501 may be provided.
慣性センサ501は、平板状のフレーム503の表面上に固定されている。フレーム503に支持される被支持体509は、例えば、カメラのように撮像対象に応じてその位置や姿勢が制御されるものであってもよい。被支持体509が、制御装置を備える場合、慣性センサ501は、被支持体509の制御装置に電気的に接続されてもよい。 The inertial sensor 501 is fixed on the surface of the flat frame 503. The supported body 509 supported by the frame 503 may be one whose position and orientation are controlled according to the imaging target, such as a camera. When the supported body 509 includes a control device, the inertial sensor 501 may be electrically connected to the control device of the supported body 509.
フレーム503が固定子505の周りを回転すると、慣性センサ501及び被支持体509も固定子505の周りを回転する。すなわち、慣性センサ501の動きは、フレーム503及び被支持体509の動きに連動する。ここで、慣性センサ501とフレーム503及び被支持体509との位置関係は既知である。そのため、慣性センサ501は、フレーム503及び被支持体509の動き(例えば、位置、姿勢、角速度、角加速度等)を検知できる。すなわち、動きの検知に、例えばエンコーダ等の複雑な構成は不要になる。検知した動きは、フレーム503及び被支持体509の位置や姿勢の制御に用いられる。 When the frame 503 rotates around the stator 505, the inertial sensor 501 and the supported body 509 also rotate around the stator 505. That is, the movement of the inertial sensor 501 is interlocked with the movement of the frame 503 and the supported body 509. Here, the positional relationship between the inertial sensor 501, the frame 503, and the supported body 509 is known. Therefore, the inertial sensor 501 can detect the movement of the frame 503 and the supported body 509 (for example, position, posture, angular velocity, angular acceleration, etc.). That is, a complicated configuration such as an encoder is not necessary for motion detection. The detected movement is used for controlling the positions and postures of the frame 503 and the supported body 509.
慣性センサ501は、フレーム503に一体成形されていてもよいし、例えば、接着、溶着、固定手段(ねじや、釘、ピン等)で取り外しできないように接続されていてもよい。慣性センサ501のフレーム503における位置や数は、適宜設定可能である。例えば、動きを検知する対象となる被支持体509上またはその近傍に慣性センサ501を取り付けてもよい。 The inertial sensor 501 may be integrally formed with the frame 503, or may be connected so that it cannot be removed by adhesion, welding, or fixing means (screws, nails, pins, etc.). The position and number of inertial sensors 501 in the frame 503 can be set as appropriate. For example, the inertial sensor 501 may be attached on or near the supported body 509 that is a target for detecting motion.
変形例として、慣性センサ501は、フレーム503に取り外し可能に接続されてもよい。また、慣性センサ501は、フレーム503にダンパ等の他の部材を介して間接的に接続されてもよい。 As a modification, the inertial sensor 501 may be detachably connected to the frame 503. Further, the inertial sensor 501 may be indirectly connected to the frame 503 via another member such as a damper.
図6及び図7を参照して、このような慣性センサを用いた支持機構の較正(初期化)方法を説明する。図6に示すように、支持機構600は、球状の固定子602に複数の圧電アクチュエータ604を介して回転可能に接続されたフレーム605を備える。フレーム605には、慣性センサ609が固定されるとともに、一つまたは複数の被支持体610が支持されている。 A method for calibrating (initializing) the support mechanism using such an inertial sensor will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6, the support mechanism 600 includes a frame 605 that is rotatably connected to a spherical stator 602 via a plurality of piezoelectric actuators 604. An inertial sensor 609 is fixed to the frame 605 and one or a plurality of supported bodies 610 are supported.
支持機構600は、固定子602に接続されたシャフト606を介して、基体603に接続されている。基体603は、センサ607を備える。フレーム605は、固定子602及び基体603に対して、3軸(ヨー軸601−1、ピッチ軸601−2及びロール軸601−3)周りで回転する。支持機構600は、例えば、図5で示した支持機構500と同一または同様の構成とすることができる。 The support mechanism 600 is connected to the base 603 through a shaft 606 connected to the stator 602. The base 603 includes a sensor 607. The frame 605 rotates about three axes (yaw axis 601-1, pitch axis 601-2, and roll axis 601-3) with respect to the stator 602 and the base body 603. For example, the support mechanism 600 may have the same or similar configuration as the support mechanism 500 shown in FIG.
慣性センサ609は、例えば、加速度センサと角速度センサに加えて、地磁気センサを備えてもよい。この場合、慣性センサ609は、フレーム605のピッチ軸601−2及びロール軸601−3に対する姿勢角を加速度センサと角速度センサで検知し、フレーム605のヨー軸601−1に対する姿勢角は地磁気センサ(例えばコンパス)で検知してもよい。 The inertial sensor 609 may include, for example, a geomagnetic sensor in addition to an acceleration sensor and an angular velocity sensor. In this case, the inertial sensor 609 detects the attitude angle of the frame 605 with respect to the pitch axis 601-2 and the roll axis 601-3 with an acceleration sensor and an angular velocity sensor, and the attitude angle of the frame 605 with respect to the yaw axis 601-1 is determined by a geomagnetic sensor ( For example, it may be detected by a compass.
センサ607は、基体603の位置または姿勢を検知するセンサである。センサ607は、例えば慣性センサであり、加速度センサ、角速度センサ及び地磁気センサを備えてもよい。例えば、センサ607は、基体603のヨー軸601−1に対する姿勢角を、地磁気センサ(例えばコンパス)で検知してもよい。 The sensor 607 is a sensor that detects the position or orientation of the base 603. The sensor 607 is an inertial sensor, for example, and may include an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and a geomagnetic sensor. For example, the sensor 607 may detect a posture angle of the base 603 with respect to the yaw axis 601-1 with a geomagnetic sensor (for example, a compass).
センサ607は、基体603に固定されている。センサ607は、基体603に一体成形されていてもよいし、例えば、接着、溶着または固定手段(ねじや、釘、ピン等)で取り外しできないように接続されていてもよい。 The sensor 607 is fixed to the base 603. The sensor 607 may be integrally formed with the base 603, or may be connected so that it cannot be removed by adhesion, welding, or fixing means (screws, nails, pins, etc.).
変形例として、基体603が例えば可動体に固定され、基体603と可動体の動きが連動する場合、センサ607を基体603ではなく可動体に設け、センサ607で可動体の位置または姿勢を検知するようにしてもよい。 As a modification, for example, when the base 603 is fixed to a movable body and the movement of the base 603 and the movable body is interlocked, the sensor 607 is provided on the movable body instead of the base 603, and the sensor 607 detects the position or posture of the movable body. You may do it.
図7を参照して、支持機構600の較正(初期化)手順を説明する。較正は、例えば支持機構600、被支持体610、基体603または可動体等に設けられた制御装置によって行うことができる。制御装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と半導体メモリなどの記憶媒体とから構成され、記憶媒体に記憶されたプログラムを実行し、各種の機能を実現する。 A calibration (initialization) procedure of the support mechanism 600 will be described with reference to FIG. Calibration can be performed by, for example, a control device provided on the support mechanism 600, the supported body 610, the base 603, the movable body, or the like. The control device includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a storage medium such as a semiconductor memory, and executes programs stored in the storage medium to realize various functions.
ステップ701において、フレーム605のピッチ軸601−2及びロール軸601−3に対する姿勢角が慣性センサ609により検出される。 In step 701, the attitude angle of the frame 605 with respect to the pitch axis 601-2 and the roll axis 601-3 is detected by the inertial sensor 609.
ステップ703において、制御装置は、ステップ701で検出した姿勢角に基づいて、フレーム605を、ピッチ軸601−2及びロール軸601−3周りで参照位置まで回転させる。参照位置は、例えば、支持機構600の外部の所定位置(例えば、地面(水平)のような固定位置)としてもよいし、基体603の主平面としてもよい。変形例として、ステップ703は、ステップ707と同時またはステップ707の後に行ってもよい。 In step 703, the control device rotates the frame 605 around the pitch axis 601-2 and the roll axis 601-3 to the reference position based on the attitude angle detected in step 701. The reference position may be, for example, a predetermined position outside the support mechanism 600 (for example, a fixed position such as the ground (horizontal)) or the main plane of the base 603. As a modification, step 703 may be performed simultaneously with step 707 or after step 707.
ステップ705において、フレーム605のヨー軸601−1に対する姿勢角が慣性センサ609の例えば地磁気センサにより検出される。また、基体603のヨー軸601−1に対する姿勢角が慣性センサ609の例えば地磁気センサを用いて検出される。 In step 705, the attitude angle of the frame 605 with respect to the yaw axis 601-1 is detected by, for example, a geomagnetic sensor of the inertial sensor 609. Further, the attitude angle of the base 603 with respect to the yaw axis 601-1 is detected by using, for example, a geomagnetic sensor of the inertial sensor 609.
ステップ707において、制御装置は、ステップ705で検出したフレーム605及び基体603それぞれのヨー軸601−1に対する姿勢角に基づいて、フレーム605をヨー軸601−1周りで参照位置まで回転させる。参照位置は、基体603が可動体に取り付けられる場合、例えば、可動体の進行方向としてもよい。固定子602が基体603に対してヨー軸周りで回転可能に接続されている場合は、制御装置は、固定子602を基体603に対して回転させてもよい。 In step 707, the control device rotates the frame 605 around the yaw axis 601-1 to the reference position based on the attitude angles of the frame 605 and the base 603 detected with respect to the yaw axis 601-1 detected in step 705. When the base 603 is attached to the movable body, the reference position may be, for example, the traveling direction of the movable body. When the stator 602 is connected to the base body 603 so as to be rotatable around the yaw axis, the control device may rotate the stator 602 relative to the base body 603.
図8を参照して、このような慣性センサを用いて、フィードバック制御により圧電アクチュエータの出力(トルク)を決定する方法について説明する。フィードバック制御は、P制御、PD制御、PI制御、PID制御またはこれらの組み合わせを含むことができる。ここではPID制御を用いた例で説明する。 A method for determining the output (torque) of the piezoelectric actuator by feedback control using such an inertial sensor will be described with reference to FIG. The feedback control can include P control, PD control, PI control, PID control, or a combination thereof. Here, an example using PID control will be described.
図8に示すとおり、フィードバックループ800は、制御装置802、センサ804(例えば、慣性センサ)、アクチュエータ806(例えば、圧電アクチュエータ)及びフレーム808等を備える。ここで、センサ804、アクチュエータ806及びフレーム808は、例えば、図5の支持機構500または図6の支持機構600の対応する構成(慣性センサ501及び609、圧電アクチュエータ511及び604、フレーム503及び605)と同一または同様の構成とすることができる。 As shown in FIG. 8, the feedback loop 800 includes a control device 802, a sensor 804 (for example, an inertial sensor), an actuator 806 (for example, a piezoelectric actuator), a frame 808, and the like. Here, the sensor 804, the actuator 806, and the frame 808 are, for example, the configuration corresponding to the support mechanism 500 in FIG. 5 or the support mechanism 600 in FIG. 6 (inertia sensors 501 and 609, piezoelectric actuators 511 and 604, frames 503 and 605). The same or similar configuration can be used.
制御装置802は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と半導体メモリなどの記憶媒体とから構成される。制御装置802は、記憶媒体に記憶されたプログラムを実行し、各種の機能を実現する。制御装置802は、支持機構のフレーム(例えば、図5の支持機構500のフレーム503や図6の支持機構600のフレーム605等)、基体(例えば、図6の基体603等)及び基体が接続される可動体等の一部または全部に設けられている。 The control device 802 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a storage medium such as a semiconductor memory. The control device 802 executes programs stored in the storage medium and realizes various functions. The control device 802 is connected to the support mechanism frame (for example, the frame 503 of the support mechanism 500 in FIG. 5 and the frame 605 of the support mechanism 600 in FIG. 6), the base (for example, the base 603 in FIG. 6), and the base. Provided in part or all of the movable body.
制御装置802には、目標(所定)の姿勢角810が入力される。姿勢角810は、例えば、フレームまたは被支持体の所望の姿勢(ロール角、ピッチ角、ヨー角)である。また、制御装置802には、センサ804からフレーム808の姿勢角812が入力される。姿勢角812は、例えば、センサ804の角速度センサ(ジャイロセンサ)で検出したフレーム808の現在または直近の角速度を積分することで算出される。 A target (predetermined) posture angle 810 is input to the control device 802. The posture angle 810 is, for example, a desired posture (roll angle, pitch angle, yaw angle) of the frame or the supported body. In addition, the attitude angle 812 of the frame 808 is input from the sensor 804 to the control device 802. The posture angle 812 is calculated, for example, by integrating the current or latest angular velocity of the frame 808 detected by the angular velocity sensor (gyro sensor) of the sensor 804.
制御装置802は、姿勢角810と姿勢角812との差分814を算出し、第一PIDコントローラ816に入力する。第一PIDコントローラ816から出力される角速度818は、フレーム808を所望の姿勢にするための角速度である。 The control device 802 calculates a difference 814 between the posture angle 810 and the posture angle 812 and inputs it to the first PID controller 816. An angular velocity 818 output from the first PID controller 816 is an angular velocity for setting the frame 808 in a desired posture.
制御装置802には、センサ804から、フレーム808の角速度820が入力される。角速度820は、例えば、センサ804の角速度センサ(ジャイロセンサ)で検出したフレーム808の現在または直近の角速度である。 The angular velocity 820 of the frame 808 is input from the sensor 804 to the control device 802. The angular velocity 820 is, for example, the current or latest angular velocity of the frame 808 detected by the angular velocity sensor (gyro sensor) of the sensor 804.
制御装置802は、角速度818と角速度820との差分822を算出し、第二PIDコントローラ824に入力する。第二PIDコントローラから出力されるトルク826は、フレーム808を所望の姿勢にするためにアクチュエータ806が出力すべきトルクである。 The control device 802 calculates a difference 822 between the angular velocity 818 and the angular velocity 820 and inputs it to the second PID controller 824. Torque 826 output from the second PID controller is torque that the actuator 806 should output in order to place the frame 808 in a desired posture.
制御装置802は、トルク826を出力するようにアクチュエータ806に指令を送る。指令を受けたアクチュエータ806は、支持機構の固定子にトルク826を加えて固定子上を移動する。これにより、フレーム808は、所望の姿勢に向けて回転される。 Control device 802 sends a command to actuator 806 to output torque 826. Upon receiving the command, the actuator 806 applies torque 826 to the stator of the support mechanism and moves on the stator. Thereby, the frame 808 is rotated toward a desired posture.
図9を参照して、支持機構の制御方法について説明する。この制御方法は、図1から図8を用いて説明した支持機構及びその変形例のいずれにも適用可能である。支持機構の制御は、例えば、図8で説明した制御装置802を用いて行ってもよいし、別の制御装置を用いてもよい。 With reference to FIG. 9, the control method of a support mechanism is demonstrated. This control method can be applied to both the support mechanism described with reference to FIGS. 1 to 8 and its modification. The control of the support mechanism may be performed using, for example, the control device 802 described with reference to FIG. 8, or another control device may be used.
ステップ901において、支持機構のフレームを回転させるに先立ち、制御装置は、支持機構の較正(初期化)を行う。制御装置は、例えば、図7のステップ701から707で説明した較正方法を用いて、フレームを参照位置(例えば、水平かつ可動体の進行方向等)に対して位置合わせする。 In step 901, prior to rotating the frame of the support mechanism, the control device calibrates (initializes) the support mechanism. The control device aligns the frame with respect to a reference position (for example, the horizontal direction and the traveling direction of the movable body, for example) using the calibration method described in steps 701 to 707 in FIG.
ステップ903において、制御装置は、フレームに設けられた慣性センサ(例えば、図5の慣性センサ501または図6の慣性センサ609等)を用いて、フレームの動きを検知する。 In step 903, the control device detects the movement of the frame using an inertial sensor (for example, the inertial sensor 501 in FIG. 5 or the inertial sensor 609 in FIG. 6) provided in the frame.
ステップ905において、制御装置は、ステップ903で検知したフレームの動きに基づいて、例えば図8を用いて説明したPID制御を行う。制御装置は、PID制御により決定したトルクに基づいて、圧電アクチュエータを駆動させ、フレームを所望の姿勢まで回転させる。 In step 905, the control device performs the PID control described with reference to FIG. 8, for example, based on the frame motion detected in step 903. The control device drives the piezoelectric actuator based on the torque determined by the PID control, and rotates the frame to a desired posture.
図10を参照して、支持機構が取り付けられる可動体について説明する。ここでは、UAVを例に説明する。同図に示すとおり、UAV1000は、互いに所定の離間距離1010で位置する4つの回転翼1002、1004、1006及び1008を備える。UAV1000は、これらの回転翼の回転により揚力及び推進力を生じさせ、飛行する。UAV1000は、ユーザ操作によるマニュアル飛行、及び、予め設定された経路を飛行する自動飛行等が可能である。 With reference to FIG. 10, the movable body to which the support mechanism is attached will be described. Here, UAV will be described as an example. As shown in the figure, the UAV 1000 includes four rotor blades 1002, 1004, 1006, and 1008 that are located at a predetermined distance 1010 from each other. The UAV 1000 flies by generating lift and propulsion by the rotation of these rotor blades. The UAV 1000 can perform manual flight by a user operation, automatic flight that flies in a preset route, and the like.
変形例として、UAV1000の回転翼の数は4つに限定されるものではなく、1つでもよいし、複数でもよい。また、UAV1000は、回転翼を有さずに固定翼を有してもよいし、回転翼及び固定翼の双方を有してもよい。 As a modification, the number of rotor blades of the UAV 1000 is not limited to four, and may be one or more. Further, the UAV 1000 may have a fixed wing without having a rotary wing, or may have both a rotary wing and a fixed wing.
図11を参照して、このようなUAVに、支持機構を取り付けた例を説明する。同図に示すとおり、UAV1100は、回転翼等の推進機構1106、センサシステム1108及び通信システム1110等を備える。UAV1100には、支持機構1102が接続されている。支持機構1102は、被支持体1104を支持可能である。 An example in which a support mechanism is attached to such a UAV will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the UAV 1100 includes a propulsion mechanism 1106 such as a rotor blade, a sensor system 1108, a communication system 1110, and the like. A support mechanism 1102 is connected to the UAV 1100. The support mechanism 1102 can support the supported body 1104.
支持機構1102及び被支持体1104は、図1から図9を用いて説明した支持機構お及び被支持体を適宜用いることができる。支持機構1102は、例えばUAV1100の底面中央に接続される。 As the support mechanism 1102 and the supported body 1104, the support mechanism and the supported body described with reference to FIGS. 1 to 9 can be used as appropriate. The support mechanism 1102 is connected to the center of the bottom surface of the UAV 1100, for example.
支持機構1102は、被支持体1104として例えば複数のカメラ(例えば2つ)を支持可能である。支持機構1102は、例えば、ヨー軸、ピッチ軸及びロール軸を中心にカメラを回転させ、UAV1100の航行中にカメラの姿勢を調整する。 The support mechanism 1102 can support, for example, a plurality of cameras (for example, two) as the supported body 1104. For example, the support mechanism 1102 rotates the camera around the yaw axis, the pitch axis, and the roll axis, and adjusts the posture of the camera while the UAV 1100 is sailing.
このとき、支持機構1102は、図4を用いて説明したと同様に、被支持体1104(複数のカメラ)の重量を回転軸または回転中心に対してバランスさせることができる。これにより航行中にカメラの姿勢を変えても回転に伴う重心変動を抑制できる。そのため、航行中のUAV1100のバランスが崩れることを抑制できる。支持機構1102は、UAV1100の複数のカメラを支持するジンバルとして機能する。 At this time, the support mechanism 1102 can balance the weight of the supported body 1104 (a plurality of cameras) with respect to the rotation axis or the rotation center, as described with reference to FIG. Thereby, even if the posture of the camera is changed during navigation, it is possible to suppress the change in the center of gravity accompanying the rotation. Therefore, it is possible to suppress the balance of the UAV 1100 during navigation from being lost. The support mechanism 1102 functions as a gimbal that supports a plurality of cameras of the UAV 1100.
センサシステム1108は、UAV1100の状態を検知するための各種センサである。センサシステム1108は、例えば、GPS、運動センサ、慣性センサ、近接センサ等を用いて、UAV1100の位置、姿勢、速度、角速度または加速度等を取得する。センサシステム1108は、例えば、図6で説明したセンサ607を含んでもよい。 The sensor system 1108 is various sensors for detecting the state of the UAV 1100. The sensor system 1108 acquires the position, posture, velocity, angular velocity, acceleration, or the like of the UAV 1100 using, for example, a GPS, a motion sensor, an inertial sensor, a proximity sensor, or the like. The sensor system 1108 may include, for example, the sensor 607 described with reference to FIG.
通信システム1110は、ネットワーク1116を介して、外部端末1112と一方向または双方向で通信する。外部端末1112からの通信は、例えば、UAV1110、支持機構1102及び被支持体1104の位置や姿勢を変更させるための制御指令を含んでもよい。通信システム1110からの通信は、センサシステム1108で検出したUAV1100の状態についての情報を含んでもよい。 The communication system 1110 communicates with the external terminal 1112 via the network 1116 in one or both directions. The communication from the external terminal 1112 may include a control command for changing the positions and postures of the UAV 1110, the support mechanism 1102, and the supported body 1104, for example. Communication from the communication system 1110 may include information about the state of the UAV 1100 detected by the sensor system 1108.
ネットワーク1116は、例えば、無線、WiFi、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、赤外線、ポイントツーポイント(P2P)ネットワーク、電気通信ネットワーク及びクラウド通信等の1つ以上を含む。 The network 1116 includes, for example, one or more of wireless, WiFi, local area network (LAN), wide area network (WAN), infrared, point-to-point (P2P) network, telecommunications network, cloud communication, and the like.
外部端末1112は、UAV1100と通信する通信システム1114を有している。通信システム1114は、データをウェブサイトやサーバにアップロードまたはデータをウェブサイトからダウンロードできるように、インターネットまたは他のネットワークに接続されてもよい。 The external terminal 1112 has a communication system 1114 that communicates with the UAV 1100. The communication system 1114 may be connected to the Internet or other network so that data can be uploaded to a website or server or downloaded from the website.
外部端末1112は、手持ち型または装着型デバイスであってもよい。外部端末1112は、例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロホンまたはこれらの組合せで構成することができる。 The external terminal 1112 may be a handheld or wearable device. The external terminal 1112 can be configured by, for example, a smartphone, a tablet, a laptop, a computer, glasses, gloves, a helmet, a microphone, or a combination thereof.
外部端末1112は、例えば、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーンまたはディスプレイ等のユーザインターフェースを含むことができる。外部端末1112は、例えば、UAV1100からの情報を表示する表示装置を含むことができる。 The external terminal 1112 can include a user interface such as a keyboard, a mouse, a joystick, a touch screen, or a display. The external terminal 1112 can include a display device that displays information from the UAV 1100, for example.
本発明は、上記の態様に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な変更を加えて実施することができる。すなわち、上記の態様はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではなく、様々な変形例を採用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various other modifications within the scope not departing from the gist of the present invention. That is, the above-described aspects are merely examples in all respects, and are not interpreted in a limited manner, and various modifications can be employed.
1……システム、100……支持機構、101……可動体、103……基体、105……固定子、107……フレーム、109……アクチュエータ、111……モータ組立体
200……支持機構、201……固定子、203、203−1、203−2、203−3……圧電アクチュエータ、204……接続部材、205−1、205−2、205−3……角速度ベクトル、206……被支持体、207−1……ヨー軸、207−2……ピッチ軸、207−3……ロール軸、209……フレーム、211……シャフト、213……基体
300……支持機構、301……ヨー軸、303……基体、305……モータ、307……シャフト、309……被支持体、311……圧電アクチュエータ、313……フレーム、315……固定子
401、401−1、401−2、401−3……被支持体、405……重心、407、409……フレーム、408……固定子、410……圧電アクチュエータ、411、413…………被支持体
500……支持機構、501……慣性センサ、503……フレーム、505……固定子、507……シャフト、509……被支持体、511……圧電アクチュエータ
600……支持機構、601−1……ヨー軸、601−2……ピッチ軸、601−3……ロール軸、602……固定子、603……基体、604……圧電アクチュエータ、605……フレーム、606……シャフト、607……センサ、609……慣性センサ、610……被支持体
800……フィードバックループ、802……制御装置、804……センサ、806……アクチュエータ、808……フレーム、810、812……姿勢角、814……差分、816……第一PIDコントローラ、818、820……角速度、822……差分、824……第二PIDコントローラ、826……トルク
1002、1004、1006、1008……回転翼、1010……離間距離
1102……支持機構、1104……被支持体、1106……推進機構、1108……センサシステム、1110……通信システム、1112……外部端末、1114……通信システム、1116……ネットワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... System, 100 ... Support mechanism, 101 ... Movable body, 103 ... Base | substrate, 105 ... Stator, 107 ... Frame, 109 ... Actuator, 111 ... Motor assembly 200 ... Support mechanism, 201 ... Stator, 203, 203-1, 203-2, 203-3 ... Piezoelectric actuator, 204 ... Connection member, 205-1, 205-2, 205-3 ... Angular velocity vector, 206 ... Covered Support, 207-1 ... Yaw axis, 207-2 ... Pitch axis, 207-3 ... Roll axis, 209 ... Frame, 211 ... Shaft, 213 ... Substrate 300 ... Support mechanism, 301 ... Yaw axis, 303 ... base, 305 ... motor, 307 ... shaft, 309 ... supported body, 311 ... piezoelectric actuator, 313 ... frame, 315 ... stator 401, 4 1-1, 401-2, 401-3: Supported body, 405: Center of gravity, 407, 409 ... Frame, 408 ... Stator, 410 ... Piezoelectric actuator, 411, 413 ......... Supported Body 500: Support mechanism, 501 ... Inertia sensor, 503 ... Frame, 505 ... Stator, 507 ... Shaft, 509 ... Supported body, 511 ... Piezoelectric actuator 600 ... Support mechanism, 601-1 ... Yaw axis, 601-2 ... Pitch axis, 601-3 ... Roll axis, 602 ... Stator, 603 ... Base, 604 ... Piezoelectric actuator, 605 ... Frame, 606 ... Shaft, 607 ... ... Sensor, 609 ... Inertia sensor, 610 ... Supported body 800 ... Feedback loop, 802 ... Control device, 804 ... Sensor, 806 ... Actuator, 8 8 ... Frame, 810, 812 ... Attitude angle, 814 ... Difference, 816 ... First PID controller, 818, 820 ... Angular velocity, 822 ... Difference, 824 ... Second PID controller, 826 ... Torque 1002, 1004, 1006, 1008 ... Rotary blades, 1010 ... Separation distance 1102 ... Support mechanism, 1104 ... Supported body, 1106 ... Propulsion mechanism, 1108 ... Sensor system, 1110 ... Communication system, 1112 ... ... External terminal, 1114 ... Communication system, 1116 ... Network
Claims (7)
前記表面上を移動する複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータに接続され、前記第一部材の周りを回転する第二部材と、を備え、
前記第二部材は、複数の被支持体の少なくとも2つを、前記第一部材を挟んで互いに反対側の位置で支持可能であるとともに、前記第一部材のヨー軸周りに回転可能であり、
前記複数の被支持体を支持した前記第二部材の重心は、前記ヨー軸上に位置する、
支持機構。 A first member having a curved surface;
A plurality of actuators moving on the surface;
A second member connected to the plurality of actuators and rotating around the first member,
The second member is capable of supporting at least two of the plurality of supported bodies at positions opposite to each other with the first member interposed therebetween, and is rotatable around the yaw axis of the first member,
The center of gravity of the second member supporting the plurality of supported bodies is located on the yaw axis.
Support mechanism.
前記複数のアクチュエータは、前記球体表面の同一円周上に沿って等間隔で配置されている、請求項1から3の何れか一項に記載の支持機構。 The first member is a sphere;
The support mechanism according to any one of claims 1 to 3 , wherein the plurality of actuators are arranged at equal intervals along the same circumference of the sphere surface.
前記支持機構が取り付けられた移動体と、
を備える、システム。 A support mechanism according to any one of claims 1 to 6 ;
A moving body to which the support mechanism is attached;
A system comprising:
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