JP6549116B2 - 装置の配向を計算するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2013年11月30に出願された米国特許仮出願第61/910,341号に基づいており、それに対する優先権を主張するものであり、この米国特許仮出願は、あたかもその全体において本明細書に記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。
Φ:ヒンジ角度
a:管の楕円形の断面の主軸
b:管の楕円形の断面の短軸
Rl:磁性駆動ホイールの半径
R2:オムニホイールの半径
L:駆動ホイールの回動軸とヒンジの間の事実上剛性のリンク装置の長さ
D:ヒンジとオムニホイールの第1のローラセットの間の距離
W:オムニホイールの幅(2つのローラセットの間の距離)
x1、y1:オムニホイールと管の間の第1の接点の座標
x2、y2:オムニホイールと管の間の第2の接点の座標
xh、yh:ヒンジ地点の座標
順モデルに関して、θが既知であるため、上記の式からaを計算することができる。ヒンジ角度Φを計算するために、このモデルにおける6つの未知数(x1、y1、x2、y2、xh、yh)を解くために6つの非線形方程式の1つのシステムが構築される。このように変数に関して解かれたものを使用して、ヒンジ角度Φを計算することができる。6つの方程式は、以下の関係性を利用して書き表される。
1. 楕円における第1のオムニホイールの接触点の位置
2. 楕円における第2のオムニホイールの接触点の位置
3. ヒンジ地点と駆動ホイールの軸の間の距離
4. 2つの接点の間の距離(オムニホイールの幅)
5. 2つの接点の位置に対するヒンジ地点のX座標
6. 2つの接点の位置に対するヒンジ地点のY座標
逆モデルにおいて、ヒンジ角度Φが与えられ(電位差計または他の好適なセンサを用いて測定され)、車両の配向θが計算される。このケースにおいて主軸aは未知である。Φを計算するために、このモデルにおける7つの未知数(x1、y1、x2、y2、xh、yh, a)を解くために7つの非線形方程式のシステムを構築することができる。これらの方程式は順モデルの6つの方程式と同じものに、ヒンジ角度Φの方程式を追加しており、したがって以下のようである。
10 車両
12 第1の車台セクション
14 第2の車台セクション
16 駆動ホイール
18 オムニホイール
20 ヒンジ
22 ローラ
24 ばね
26、28 回転止め具
50、60、80 管
70 車両
72 第1の車台セクション
74 第2の車台セクション
76 駆動ホイール
78 オムニホイール
910、920、930、940 グリッパ
912、922、932、942 脚
914 第3の脚
916、926 回動軸
918、928、938、948 把持要素
934 並進要素
936 ひずみゲージ
946 センサ
102 情報プロセッサ
104 ユーザコンピューティングデバイス
202 CPU
204 ROM
206 RAM
208 ネットワークインターフェース
210 記憶装置
212 入力装置
214 ディスプレイ
A 車台セクションの回転方向
D 車両の進行方向
S 車両の変更される向き
R1 駆動ホイールの回転方向
R2 ローラの回転方向
R3 オムニホイールの回転方向
F 流れ方向
θ 車両の配向
Φ ヒンジ角度
a 管の楕円形の断面の主軸
b 管の楕円形の断面の短軸
Rl 磁性駆動ホイールの半径
R2 オムニホイールの半径
L 駆動ホイールの回動軸とヒンジの間の事実上剛性のリンク装置の長さ
D ヒンジとオムニホイールの第1のローラセットの間の距離
W オムニホイールの幅(2つのローラセットの間の距離)
x1、y1 オムニホイールと管の間の第1の接点の座標
x2、y2 オムニホイールと管の間の第2の接点の座標
Xh、yh ヒンジ地点の座標
X 対象
Claims (31)
- 表面に対する車両の配向を決定するための方法であって、該方法は、
第1の車台セクション、
第2の車台セクション、
前記第1の車台セクションおよび前記第2の車台セクションが少なくとも第1の方向において互いに対して回転することができるように、前記第1の車台セクションと前記第2の車台セクションとを接続するヒンジ継ぎ手、
前記第1の車台セクションおよび前記第2の車台セクションの一方に搭載された第1のホイール、ならびに
前記第1の車台セクションおよび前記第2の車台セクションの他方に搭載された第2のホイール
を有する車両を用意するステップと、
少なくとも前記ヒンジ継ぎ手と前記第1および第2のホイールの中心それぞれとの間の距離、ならびに各々の前記ホイールの直径を規定する、車両の幾何学的データを提供するステップと、
前記表面の曲率を規定する表面の幾何学的データを提供するステップと、
前記ヒンジ継ぎ手周りの回転の角度を測定するステップと、
前記車両の幾何学的データ、前記表面の幾何学的データ、および前記測定された回転角度に基づいて、前記表面に対する前記車両の配向を決定するステップと、
を含む方法。 - 前記第1のホイールは磁気駆動ホイールである、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のホイールは磁気駆動ホイールである、請求項1に記載の方法。
- 前記車両は、湾曲面をらせん形の経路で横断することが可能である、請求項1に記載の方法。
- 表面の曲率を表す規定された幾何学的データを有する前記表面に対する車両の配向を決定するためのシステムであって、該システムは、
第1の車台セクションと、
第2の車台セクションと、
前記第1の車台セクションおよび前記第2の車台セクションが、少なくとも第1の方向において互いに対して回転することができるように、前記第1の車台セクションと前記第2の車台セクションとを接続するヒンジ継ぎ手と、
前記第1の車台セクションおよび前記第2の車台セクションの一方に搭載された第1のホイールと、
前記第1の車台セクションおよび前記第2の車台セクションの他方に搭載された第2のホイールと、
前記ヒンジ継ぎ手周りの回転角度を測定するように構成されたセンサと、
規定された車両の幾何学的データ、前記表面の幾何学的データ、および前記ヒンジ継ぎ手周りの前記測定された回転角度に基づいて、前記表面に対する前記車両の配向を決定するように構成されたプロセッサと、
を有する車両
を備えるシステム。 - 前記規定された車両の幾何学的データは、少なくとも前記ヒンジ継ぎ手と前記第1および第2のホイールの中心それぞれとの間の距離、ならびに前記ホイールの直径を含む、請求項5に記載のシステム。
- 前記第1のホイールは磁気駆動ホイールである、請求項5に記載のシステム。
- 前記第2のホイールは磁気駆動ホイールである、請求項5に記載のシステム。
- 前記車両は、湾曲面をらせん形の経路で横断することが可能である、請求項5に記載のシステム。
- 表面を有する対象に対する装置の配向を決定するための方法であって、該方法は、
前記装置の幾何学形状を規定する幾何学的データを提供するステップであって、前記装置は、前記対象の表面に接触するように構成されており、且つ前記対象の表面に対する前記装置の前記配向に依存した少なくとも1つの変数を測定することが可能な要素を有する、幾何学的データを提供するステップと、
前記表面の曲率を規定する表面の幾何学的データを提供するステップと、
前記変数を測定するステップと、
前記装置の幾何学的データ、前記表面の幾何学的データおよび前記測定された変数に基づいて前記対象の前記表面に対する前記装置の配向を決定するステップと、
を含み、
前記装置は少なくとも2つの脚を含み、該少なくとも2つの脚は、前記対象の前記表面に密着するように構成されたグリッパ要素を含み、前記少なくとも2つの脚のうちの少なくとも1つは、回動軸を介して前記装置に接続されており、
前記少なくとも1つの変数を測定することが可能な要素は、前記少なくとも2つの脚のうちの少なくとも1つの回転を測定するように構成された少なくとも1つのセンサを含む方法。 - 前記要素は、回動軸を介して前記装置に接続された第3の脚と、前記回動軸周りの前記第3の脚の回転を測定するように構成されたセンサと、を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記第3の脚は、前記対象の前記表面に密着するように構成された第3のグリッパ要素を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記変数は、前記回動軸周りの前記第3の脚の回転の度合いである、請求項12に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの脚は、第1の脚および第2の脚から成り、前記要素は、前記第1および第2の脚を前記装置に接続する第1および第2の回動軸と、前記第1および第2の脚の回転をそれぞれ測定するように構成された第1および第2のセンサと、を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記変数は、前記第1および第2の脚のそのそれぞれの回動軸周りの回転の度合いを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記要素は、前記装置に対して直線的に並進するように構成されており、前記装置に対する並進を測定するように構成されたセンサをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記要素は、前記対象の前記表面に密着するように構成された第3のグリッパ要素を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記変数は前記要素の直線的な並進の量である、請求項17に記載の方法。
- 前記要素は、前記装置によって支持され且つ前記装置と前記対象の前記表面との間の距離を測定するように構成される非接触の距離センサである、請求項10に記載の方法。
- 前記変数は前記センサと前記表面との間の前記距離である、請求項19に記載の方法。
- 表面の曲率を表す規定された幾何学的データを有する前記表面を有する対象に対して装置の配向を決定するためのシステムであって、該システムは装置を備え、該装置は前記対象の前記表面に接触するように構成されており、
前記装置は、
前記対象の前記表面に対する前記装置の前記配向に依存した少なくとも1つの変数を測定することが可能な要素と、
規定された装置の幾何学的データ、前記表面の幾何学的データ、および前記測定された変数に基づいて、前記表面に対する前記装置の配向を決定するように構成されたプロセッサと、
前記対象の前記表面に密着するように構成されたグリッパ要素を含んだ、少なくとも2つの脚であって、前記少なくとも2つの脚のうちの少なくとも1つは、回動軸を介して前記装置に接続された、少なくとも2つの脚と、
を有し、
前記少なくとも1つの変数を測定することが可能な要素は、前記少なくとも2つの脚のうちの少なくとも1つの回転を測定するように構成された少なくとも1つのセンサを含む、
システム。 - 前記要素は、回動軸を介して前記装置に接続された第3の脚と、前記回動軸周りの前記第3の脚の回転を測定するように構成されたセンサと、を含む、請求項21に記載のシステム。
- 前記第3の脚は、前記対象の前記表面に密着するように構成された第3のグリッパ要素を含む、請求項22に記載のシステム。
- 前記変数は、前記回動軸周りの前記第3の脚の回転の度合いである、請求項23に記載のシステム。
- 前記少なくとも2つの脚は、第1の脚および第2の脚から成り、前記要素は、前記第1および第2の脚を前記装置に接続する第1および第2の回動軸と、前記第1および第2の脚の回転をそれぞれ測定するように構成された第1および第2のセンサと、を含む、請求項21に記載のシステム。
- 前記変数は、前記第1および第2の脚のそのそれぞれの回動軸周りの回転の度合いを含む、請求項25に記載のシステム。
- 前記要素は、前記装置に対して直線的に並進するように構成されており、前記装置に対する並進を測定するように構成されたセンサをさらに含む、請求項21に記載のシステム。
- 前記要素は、前記対象の前記表面に密着するように構成された第3のグリッパ要素を含む、請求項27に記載のシステム。
- 前記変数は前記要素の直線的な並進の量である、請求項28に記載のシステム。
- 前記要素は、前記装置によって支持され且つ前記装置と前記対象の前記表面との間の距離を測定するように構成された非接触の距離センサである、請求項21に記載のシステム。
- 前記変数は前記センサと前記表面との間の前記距離である、請求項30に記載のシステム。
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