JPWO2021240912A5 - - Google Patents

Description

本実施の形態のように、回転体１５を円柱状ではなく、円錐台状にすることによって、駆動球体１１に対する回転体１５の配置の自由度を高めることができる。仮に回転体１５を円柱状とした場合、回転体１５の側面１９を駆動球体１１に接触させるには、回転体１５の回転軸を、駆動球体１１の中心Ｐ１と接点Ｔ１５を通る仮想直線Ｊ１５（仮想直線Ｊの一例）に直交するように配置する必要がある。

これに対し、円錐台状の回転体１５は、回転軸が駆動球体１１の中心Ｐ１と接点Ｔ１５を通る仮想直線Ｊ１５に直交する必要はなく、仮想直線Ｊ１５に対する回転体１５の回転軸の向きは、回転体１５の上面及び底面に対する側面１９の角度調整によって調節可能である。そのため、回転体１５の回転軸を所望の向きに配することができる。
この点、回転体１５’、１６、１６’、１７、１７’、１８、１８’についても同様である。

本実施例では、駆動球体１１、１２、１３、１４及び回転体１５、１５’、１６、１６’、１７、１７’、１８、１８’が、条件１、２、３を満たすように配置し、モータ２０、２２、２４、２６の回転数を調整することによって、回転体１５、１８’に対する駆動球体１１の横滑り、回転体１６、１５’に対する駆動球体１２の横滑り、回転体１７、１６’に対する駆動球体１３の横滑り及び回転体１８、１７’に対する駆動球体１４の横滑りを抑制した状態で、球体駆動式移動装置１０を走行面Ｇ上で如何なる方向にも移動可能にしている。なお、例えば、回転体１８’が回転して駆動球体１１に回転力を与えている状態での、回転体１５に対する駆動球体１１の横滑りとは、接点Ｔ１５における駆動球体１１の回転体１５に対する相対的な運動が、接点Ｔ１５を中心とした旋回運動以外の運動となっていることを意味し、回転体１５に対する駆動球体１１の横滑りが生じると、回転体１５及び駆動球体１１の摩耗が助長される。

次に、モータ２０、２２、２４、２６の回転数の調整によって、球体駆動式移動装置１０の並進移動時の移動速度や旋回運動時の回転角速度を自在に制御できることを説明する。
ここでは、球体駆動式移動装置１０の各値を以下のように定義する。即ち、図４に示すように、駆動球体１１、１２、１３、１４の各中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を４つの頂点とする長方形の中心（以下、「機構中心」と言う）から駆動球体１１、１２、１３、１４の各中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４までの距離はそれぞれｌとし、機構中心と駆動球体１１、１２、１３、１４の各中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をそれぞれ結ぶ線分とｘ軸とがなす角度はそれぞれψ _１、ψ _２、ψ _３、ψ _４とする。

ところで、ｓｉｎψ _２＝ｓｉｎψ _３＝－ｓｉｎψ _１＝－ｓｉｎψ _４であり、ｃｏｓψ _２＝ｃｏｓψ _１＝－ｃｏｓψ _３＝－ｃｏｓψ _４であるので、ψ＝ψ _２とおくと、以下の式（５）となり、以下の式（６）が得られる。

Claims (9)

1. それぞれ走行面上を転動する４個の駆動球体と、前記各駆動球体に２つの異なる方向から接触した状態で駆動源により回転駆動されて該駆動球体を回転させる４個以上の回転体とを具備し、前記走行面上を移動する球体駆動式移動装置において、
   前記走行面を水平面として、
   前記各駆動球体の中心は、４つの側面及び該各駆動球体の中心より高い位置に配された底面を有し該底面から離れた頂辺が該各駆動球体の中心より低い位置に配された仮想逆寄棟屋根様５面体の各側辺上に位置し、
   前記各回転体は、回転軸が一の前記側面に対し垂直であり、該一の側面を対応側面として、接している前記駆動球体の中心より高い位置、かつ、前記仮想逆寄棟屋根様５面体の内側又は前記対応側面上で該駆動球体に接触することを特徴とする球体駆動式移動装置。
2. 請求項１記載の球体駆動式移動装置において、前記駆動球体と前記回転体との接点及び該駆動球体の中心を通る各仮想直線Ｊは、該駆動球体の中心が位置する前記側辺に対し直交することを特徴とする球体駆動式移動装置。
3. 請求項１記載の球体駆動式移動装置において、前記各回転体は、円錐台状であって側面が前記駆動球体に接触し、該駆動球体と該回転体の側面との接点及び該駆動球体の中心を通る仮想直線Ｊは該回転体の側面に垂直に交わることを特徴とする球体駆動式移動装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の球体駆動式移動装置において、前記仮想逆寄棟屋根様５面体の各側面は、該側面の外縁の一部をなす２つの前記側辺にそれぞれ中心が配された２つの前記駆動球体間にある前記回転体と一方の該駆動球体との接点及び該回転体と他方の該駆動球体との接点を通る仮想直線Ｋに対し平行であることを特徴とする球体駆動式移動装置。
5. 請求項１又は２記載の球体駆動式移動装置において、前記各駆動球体は同じ大きさであり、前記各回転体は、同一の大きさの円錐台状であり、側面が同一高さで前記駆動球体に接していることを特徴とする球体駆動式移動装置。
6. それぞれ走行面上を転動するｍ（但し、ｍ＝２又は３）個の駆動球体及び４－ｍ個の従動回転物と、前記各駆動球体に２つの異なる方向から接触した状態で駆動源により回転駆動されて前記駆動球体を回転させる３個以上の回転体とを具備し、前記走行面上を移動する球体駆動式移動装置において、
   前記走行面を水平面として、
   前記各駆動球体は、４つの側面及び該各駆動球体の中心より高い位置に配された底面を有し該底面から離れた頂辺が該各駆動球体の中心より低い位置に配された仮想逆寄棟屋根様５面体の異なる側辺上に位置し、
   前記各回転体は、回転軸が一の前記側面に対し垂直であり、該一の側面を対応側面として、接している前記駆動球体の中心より高い位置、かつ、前記仮想逆寄棟屋根様５面体の内側又は前記対応側面上で該駆動球体に接触することを特徴とする球体駆動式移動装置。
7. それぞれ走行面上を転動する２個以上の駆動球体と、前記各駆動球体に２つの異なる方向から接触した状態で駆動源により回転駆動されて前記駆動球体を回転させる３個以上の回転体とを具備し、前記走行面上を移動する球体駆動式移動装置において、
   前記各回転体は、円錐台状であって、接している前記駆動球体の中心より高い位置で、側面が該駆動球体に接触することを特徴とする球体駆動式移動装置。
8. 請求項７記載の球体駆動式移動装置において、前記駆動球体及び前記回転体はそれぞれ、４個及び８個あって、該各駆動球体には２個の該回転体が接触することを特徴とする球体駆動式移動装置。
9. 請求項８記載の球体駆動式移動装置において、前記駆動源は８個あって、それぞれ異なる前記回転体を回転駆動することを特徴とする球体駆動式移動装置。