WO2020110651A1 - 球体駆動式移動装置 - Google Patents

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WO2020110651A1
WO2020110651A1 PCT/JP2019/043715 JP2019043715W WO2020110651A1 WO 2020110651 A1 WO2020110651 A1 WO 2020110651A1 JP 2019043715 W JP2019043715 W JP 2019043715W WO 2020110651 A1 WO2020110651 A1 WO 2020110651A1
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WO
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sphere
driving
center
contact
drive
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/043715
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English (en)
French (fr)
Inventor
弘之 宮本
祥樹 松本
Original Assignee
国立大学法人 九州工業大学
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Publication date
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    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/003—Multidirectional wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D61/00—Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern
    • B62D61/06—Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern with only three wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
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    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
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    • B60B33/08—Ball castors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D11/00—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like

Definitions

  • the present invention relates to a sphere-driving-type moving device capable of rotating a sphere and moving it in all directions.
  • a moving device having three spheres and three drive means (driving motors) for applying a rotational force to the spheres can be moved in all directions, and is therefore used for an electric wheelchair, a self-propelled trolley, or the like. Is effective.
  • two rotors which are rotationally driven by the drive of the driving means, contact one spherical body from different directions.
  • the rotor and the sphere are in contact with each other at the same height as the center of the sphere, and an idler (wheel type caster) for pressing the sphere against the rotor is provided.
  • the moving device does not move in the desired direction, so it is important to keep the rotor pressed against the sphere for stable running of the moving device.
  • the rotor rarely comes into contact with the spherical body.
  • the moving device When the user controls the moving device, such as when using the moving device in an electric wheelchair, it is easy for the user to correct the moving direction by himself, but when using the moving device in a self-propelled cart, the moving device is used. In a system without an operator, the moving direction of the moving device cannot be corrected, and the moving device cannot run as planned.
  • the rotor As a method of suppressing the idling of the rotor, it is conceivable that the rotor has a multi-layer structure made of materials having different elastic forces, but in that case, another problem that the durability of the rotor is reduced and the wear of the rotor becomes remarkable Is invited.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a spherical body drive type moving device capable of suppressing the idling of a rotating body that is rotationally driven while being in contact with a spherical body.
  • a sphere-driving-type moving device in which n driving spheres each rolling on a traveling surface are driven to rotate while being in contact with the respective driving spheres from two different directions.
  • the driving surface comprises a horizontal plane, and the center of each of the driving spheres is the driving sphere.
  • the virtual inverted n-sided pyramid whose bottom surface is arranged at a position higher than the center of the driving sphere and whose apex away from the bottom surface is positioned lower than the center of each driving sphere.
  • n is an integer of 3 or more.
  • a sphere-driving-type moving device which includes the two driving spheres rolling on a traveling surface, a driven rotating object rolling on the traveling surface, and each of the driving spheres.
  • the rotators are in contact with each other in a rotating manner by rotating the drive spheres in a contact state from two different directions.
  • the rotating body which is in contact with the driving sphere at a position higher than the center of the driving sphere, and which is in contact with both of the two driving spheres of the m rotating bodies is the center of each of the driving spheres.
  • the driven spherical body With reference to a virtual inclined surface passing through, the driven spherical body is brought into contact with the driven rotating object side or on the virtual inclined surface, and is driven to rotate about a rotation axis perpendicular to the virtual inclined surface.
  • m is an integer of 3 or more.
  • a sphere-driving-type moving device including two driving spheres each rolling on a running surface, a driven rotating object rolling on the running surface, and each driving sphere.
  • the rotators are rotationally driven in contact with each other from two different directions to rotate the drive spheres.
  • the rotating body that comes into contact with the driving sphere at a position higher than the center of the driving sphere, and is given the driving rotational force from the common motor among the r rotating bodies is a virtual line passing through the centers of the respective driving spheres.
  • the driving sphere is contacted on the side of the driven rotating object or on the virtual inclined surface with the inclined surface as a reference, and is rotationally driven about a rotation axis perpendicular to the virtual inclined surface.
  • r is an integer of 3 or more.
  • a sphere-driving-type moving device in which a traveling surface on which n driving spheres roll is a horizontal plane, and each rotator is located at a position higher than a center of a driving sphere in contact with the imaginary inverted n-sided pyramid.
  • Rotate in contact with the driving sphere on the corresponding side surface which is the side surface of the virtual inverted n-sided pyramid whose outer edges are the two sides on which the center of the driving sphere is arranged and which is perpendicular to the corresponding side surface.
  • Drives rotation about an axis.
  • a sphere-driving-type moving device has two driving spheres that roll on a running surface and a driven rotating object, and each of the driving spheres is at a position higher than the center of the driving spheres that are in contact with each other.
  • the rotating body that is in contact with both of the two driving spheres of the m rotating bodies that are in contact with is driven on the side of the driven rotating object or on the virtual inclined surface with reference to the virtual inclined surface that passes through the center of each driving sphere. It contacts the sphere and is driven to rotate about a rotation axis that is perpendicular to the virtual inclined surface.
  • the sphere-driving-type moving device has two driving spheres that roll on the running surface and a driven rotating object, and the driving spheres are higher than the centers of the driving spheres that are in contact with each other.
  • the rotating body to which the driving torque is given from the common motor is the driven spherical body on the side of the driven rotating object or on the virtual inclined surface with reference to the virtual inclined surface passing through the center of each driving spherical body. It is driven to rotate about a rotation axis that is in contact with and is perpendicular to the virtual inclined surface.
  • the load of the sphere drive type moving device itself or the load of the object placed on the sphere drive type moving device partially passes through the rotating body.
  • the rotating body can be reliably pressed against the driving sphere by being applied to the driving sphere, and the rotating body that is rotationally driven in contact with the driving sphere can be prevented from idling.
  • the spherical body drive type moving device 10 has three (n examples, n is one example) rolling on the traveling surface G. (An integer greater than or equal to 3) Driving spheres 11, 12, 13 and three driving spheres 11, 12, 13 which are rotationally driven in contact with the respective driving spheres 11, 12, 13 from two different directions to rotate the driving spheres 11, 12, 13 ( This is a device that includes n or more rotating bodies 14, 15, and 16 and moves on the running surface G. The details will be described below.
  • the driving spheres 11, 12, and 13 are true spheres of the same size (having the same diameter), as shown in FIGS. 1, 2, and 3.
  • the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3 of the driving sphere 13 are the same in a state where the driving spheres 11, 12, 13 are placed on the running surface G with the running surface G as a horizontal plane. Located at height.
  • the traveling surface G is a horizontal surface and the driving spheres 11, 12, 13 are placed on the traveling surface G.
  • the rotating bodies 14, 15 and 16 are frustoconical members having the same size and the same shape, and are arranged at the same height position.
  • the rotating body 14 has a side surface 28 contacting the driving spheres 11 and 12 at the same height
  • the rotating body 15 has a side surface 29 contacting the driving spheres 12 and 13 at the same height
  • the rotating body 16 has a side surface 30 having the same height. Is in contact with the driving spheres 11 and 13.
  • the rotating shaft 14 of the motor 18 is connected to the shaft center of the rotating body 14, and the rotating shaft 21 of the motor 20 is connected to the shaft center of the rotating body 15.
  • a rotary shaft 23 of a motor 22 is connected to the.
  • the rotating body 14 is driven to rotate about the rotating shaft 19 by the operation of the motor 18, the rotating body 15 is driven to rotate about the rotating shaft 21 by the operation of the motor 20, and the rotating body 16 is driven to rotate on the rotating shaft 23 by the operation of the motor 22. It is driven to rotate around.
  • the rotating bodies 14 and 15 contact the driving sphere 12 from different directions
  • the rotating bodies 15 and 16 contact the driving sphere 13 from different directions
  • the rotating bodies 14 and 16 contact the driving sphere 11 from different directions. ..
  • the driving sphere 11 is in contact with the rotating bodies 14 and 16 and the ball caster 24, and the driving sphere 12 is in contact with the rotating bodies 14 and 15 and the ball caster 25.
  • a ball caster 26 is in contact with the driving sphere 13.
  • the motors 18, 20, 22 are fixed to a base member 27 (see FIG. 1) that supports the ball casters 24, 25, 26, and the rotating bodies 14, 15, 16 are bearings mounted on the base member 27. It is rotatably attached to the mechanism. 1 and 2, only the balls of the ball casters 24, 25, 26 are shown. It should be noted that it is also possible to employ idlers that come into contact with the driving spheres 11, 12, and 13 to prevent the driving spheres 11, 12, and 13 from coming off.
  • Contact points at which the driving sphere 11 and the side surface 28 of the rotating body 14 and the side surface 30 of the rotating body 16 contact each other are designated as contacts T14 and T16, respectively, and contact points at which the driving sphere 12 and the side surface 28 of the rotating body 14 and the side surface 29 of the rotating body 15 contact each other.
  • contact points T24 and T25 are contact points T35 and T36, respectively, and contact points where the driving sphere 13 and the side surface 29 of the rotating body 15 and the side surface 30 of the rotating body 16 contact each other are contact points T35 and T36, respectively, and the contact points T14, T16, T24, T25, T35 and T36 are ,
  • the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3 of the driving sphere 13 are arranged at the same height and at the same height (hence, the side surface 28 of the rotating body 14, the side surface 29 of the rotating body 15, and
  • the side surface 30 of the rotating body 16 is in contact with the driving spheres 11, 12, 13 at the same height).
  • the rotating body 14 contacts the driving sphere 11 at a position higher than the center P1 of the driving sphere 11 and contacts the driving sphere 12 at a position higher than the center P2 of the driving sphere 12, and the rotating body 15 moves the rotating sphere 15 of the driving sphere 12.
  • the drive sphere 12 is contacted at a position higher than the center P2
  • the drive sphere 13 is contacted at a position higher than the center P3 of the drive sphere 13
  • the rotating body 16 is contacted with the drive sphere 11 at a position higher than the center P1 of the drive sphere 11.
  • it is in contact with the driving sphere 13 at a position higher than the center P3 of the driving sphere 13.
  • a triangle in the present embodiment, an equiangular polyhedron
  • the bottom surface ⁇ of a regular triangle is arranged, and the vertex O distant from the bottom surface ⁇ is arranged at a position lower than the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3 of the driving sphere 13.
  • the sphere-driving device 10 is designed so as to satisfy all the following conditions 1 to 6. Has been done.
  • the three vertices of the bottom surface ⁇ are apexes A, B, and C
  • the side surfaces of a triangle having three vertices O, A, and B are side surfaces ⁇
  • the vertices O, B, and C are A side surface of a triangle having three vertices is a side surface ⁇
  • a side surface of a triangle having three vertices O, A, and C is a side surface ⁇
  • a straight side connecting the vertices O and A is a side edge S1.
  • a straight side connecting O and B is defined as a side S2
  • a straight side connecting vertices O and C is defined as a side S3.
  • the bottom surface ⁇ is an equilateral triangle (an example of an equiangular polygon), and the sides S1, S2, S3 have the same length.
  • FIG. 2 illustrates the driving spheres 11, 12, 13 and the rotating bodies 14, 15, 16 and the like as viewed in a plan view. Further, in FIG. 3, the motors 18, 22 and the like are omitted.
  • the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3 of the driving sphere 13 are located on the sides S1, S2, S3, respectively.
  • the rotating body 14 contacts the driving spheres 11 and 12 inside the virtual inverted triangular pyramid H (contact points T14 and T24 are located inside the virtual inverted triangular pyramid H), and the rotating body 15 inside the virtual inverted triangular pyramid H.
  • To contact the driving spheres 12 and 13 contacts contact the driving spheres 12 and 13 (contacts T25 and T35 are located inside the virtual inverted triangular pyramid H), and the rotating body 16 contacts the driving spheres 11 and 13 inside the virtual inverted triangular pyramid H (contacts T16 and T36 are It is located inside the virtual inverted triangular pyramid H).
  • the rotating shaft 19 is perpendicular to the side surface ⁇ (corresponding side surface of the rotating body 14) (the rotating body 14 has the centers P1 and P2 of the driving spheres 11 and 12 with which the rotating body 14 is in contact, respectively).
  • the side edges S1 and S2 that are part of the outer edge are driven to rotate about a rotation axis 19 that is perpendicular to the side surface ⁇ , and the rotation axis 21 is perpendicular to the side surface ⁇ (the corresponding side surface of the rotating body 15)
  • the rotating body 15 has a rotating shaft 21 perpendicular to a side surface ⁇ having side edges S2 and S3 where the centers P2 and P3 of the driving spheres 12 and 13 with which the rotating body 15 is in contact are respectively arranged as a part of the outer edge.
  • the rotary shaft 23 is perpendicular to the side surface ⁇ (corresponding side surface of the rotary body 16) (the rotary body 16 has the centers P1 and P3 of the drive spheres 11 and 13 with which the rotary body 16 is in contact).
  • the side edges S1 and S3, which are respectively arranged, are driven to rotate about a rotation axis 23 that is perpendicular to the side surface ⁇ having a part of the outer edge).
  • the rotating shaft 19 of the rotating body 14 contacting the driving sphere 11 and the rotating shaft 23 of the rotating body 16 are non-parallel
  • the rotating shaft 19 and the rotating body 14 of the rotating body 14 contacting the driving sphere 12 are non-parallel.
  • the rotary shaft 21 of 15 is non-parallel
  • the rotary shaft 21 of the rotary body 15 and the rotary shaft 23 of the rotary body 16 which are in contact with the driving sphere 13 are non-parallel.
  • the driving spheres 11, 12, 13, the rotating bodies 14, 15, 16 and the rotating shafts 19, 21, 23 are arranged so as to satisfy the conditions 1, 2, and 3, and the rotating bodies 14, 15, 16 are arranged.
  • the drive type moving device 10 can be moved on the traveling surface G in any direction.
  • the sideslip of the driving sphere 11 with respect to the rotating body 14 means that the relative movement of the driving sphere 11 at the contact point T14 with respect to the rotating body 14 is a motion other than the turning movement around the contact point T14.
  • the driving sphere 11 slips relative to the rotating body 14 abrasion of the rotating body 14 and the driving sphere 11 is promoted.
  • the rotating body 14 contacts the driving spheres 11 and 12 at a position higher than the center P1 of the driving sphere 11 and the center P2 of the driving sphere 12, respectively, and the rotating body 15 contacts the center P2 of the driving sphere 12 and the center P3 of the driving sphere 13.
  • the driving spheres 12 and 13 are in contact with each other at a higher position, and the rotating body 16 is in contact with the driving spheres 11 and 13 at a position higher than the center P1 of the driving sphere 11 and the center P3 of the driving sphere 13, respectively.
  • a vertical component force is applied to 11 through the rotating bodies 14 and 16
  • a vertical component force is applied to the driving sphere 12 through the rotating bodies 14 and 15, and a vertical component force is applied to the driving sphere 13 through the rotating bodies 15 and 16.
  • Power acts. Therefore, the rotating body 14 is driven to the driving spheres 11 and 12, the rotating body 15 is driven to the driving spheres 12 and 13, and the rotating body 16 is driven by utilizing the own weight of the base member 27 and the heavy object placed on the base member 27. It can be pressed against the spheres 11 and 13, respectively, and the idle rotation of the rotating bodies 14, 15 and 16 can be suppressed.
  • the rotator 14 becomes a virtual inverted n-pyramid H. Even if the driving spheres 11 and 12 are in contact with the side surface ⁇ (corresponding side surface), the driving spheres 11 and 12 do not substantially skid relative to the rotating body 14, which means that the rotating body 15 and the driving sphere 12, The same applies to the relationship with 13 and the relationship between the rotating body 16 and the driving spheres 11 and 13.
  • Condition 2′ The rotating body 14 contacts the driving spheres 11 and 12 on the side surface ⁇ (the corresponding side surface of the rotating body 14) of the virtual inverted triangular pyramid H, and the rotating body 15 is the side surface ⁇ of the virtual inverted triangular pyramid H (the rotating body).
  • the driving spheres 12 and 13 are in contact with the driving spheres 12 and 13, and the rotating body 16 is in contact with the driving spheres 11 and 13 on the side surface ⁇ of the virtual inverted triangular pyramid H (the corresponding side surface of the rotating body 16).
  • the idle rotation of the rotating body 15 with respect to the drive spheres 12 and 13 and the idle rotation of the rotating body 16 with respect to the drive spheres 11 and 13, In addition to satisfying 1, 2, and 3, it is preferable to satisfy one of the following conditions 4, 5, and 6 (more preferable to satisfy two, and further preferable to satisfy all three). Confirmed by verification. In addition, it is confirmed that the conditions 1, 2, and 3 are more important than the conditions 4, 5, and 6 to suppress the idle rotation of the rotors 14, 15, and 16 compared to the conditions. ing.
  • a virtual straight line J14 (an example of a virtual straight line J) passing through the contact point T14 between the driving sphere 11 and the rotating body 14 and the center P1 of the driving sphere 11 is orthogonal to the side S1 on which the center P1 of the driving sphere 11 is located.
  • a virtual straight line J16 (an example of the virtual straight line J) passing through the contact point T16 between the driving sphere 11 and the rotating body 16 and the center P1 of the driving sphere 11 is located on the side S1 where the center P1 of the driving sphere 11 is located. Orthogonal to the other.
  • a virtual straight line J24 (an example of a virtual straight line J) passing through the contact point T24 between the driving sphere 12 and the rotating body 14 and the center P2 of the driving sphere 12 is orthogonal to the side S2 where the center P2 of the driving sphere 12 is located (see FIG. 1).
  • a virtual straight line J25 (an example of the virtual straight line J) passing through the contact point T25 between the driving sphere 12 and the rotating body 15 and the center P2 of the driving sphere 12 is orthogonal to the side S2 where the center P2 of the driving sphere 12 is located. ..
  • a virtual straight line J35 (an example of a virtual straight line J) passing through the contact point T35 between the driving sphere 13 and the rotating body 15 and the center P3 of the driving sphere 13 is orthogonal to the side S3 where the center P3 of the driving sphere 13 is located
  • a virtual straight line J36 (an example of the virtual straight line J) passing through the contact point T36 between the rotary body 16 and the center P3 of the driving sphere 13 is orthogonal to the side S3 where the center P3 of the driving sphere 13 is located.
  • a contact point T25 between the driving sphere 12 and the rotating body 15 and a virtual straight line J25 passing through the center P2 of the driving sphere 12 intersect perpendicularly with the side surface 29 of the rotating body 15, and a contact point T35 between the driving sphere 13 and the rotating body 15 and the driving sphere 13 are formed.
  • An imaginary straight line J36 passing through the center P3 of the vertices intersects the side surface 30 of the rotating body 16 perpendicularly.
  • the side surface ⁇ of the virtual inverted triangular pyramid H is between the two driving spheres 11 and 12 in which the centers P1 and P2 are respectively arranged on the two side edges S1 and S2 forming part of the outer edge of the side surface ⁇ .
  • the virtual inverted triangular pyramid H is parallel to a virtual straight line K12 (an example of the virtual straight line K) passing through a contact point T14 between the rotating body 14 and one driving sphere 11 and a contact point T24 between the rotating body 14 and the other driving sphere 12.
  • the side surface ⁇ of the side surface ⁇ is a rotating body 15 and one driving sphere between two driving spheres 12 and 13 in which centers P2 and P3 are respectively arranged on two sides S2 and S3 forming part of the outer edge of the side surface ⁇ .
  • 12 is parallel to an imaginary straight line K23 (an example of the imaginary line K) passing through a contact point T25 with 12 and a contact point T35 with the rotating body 15 and the other driving sphere 13, and the side surface ⁇ of the virtual inverted triangular pyramid H is the side surface ⁇ .
  • the angle of the side S1 with respect to the running surface G (horizontal plane) is ⁇ , and as shown in FIG. 4, the unit position vector from the center P1 of the driving sphere 11 to the contact T14 is I 1, and the contact point from the center P1 of the driving sphere 11 is In the present embodiment, I 1 is orthogonal to the vector having the vertex O as the start point and the vertex A as the end point, where I 2 is the unit position vector toward T16, and ⁇ is the angle formed by I 1 and I 2. , The following expression (1) is established.
  • I 1 and I 2 can be expressed as the following formulas (10) and (11), respectively.
  • I x and I y can be represented by the following equation (15) and equation (16), respectively.
  • two orthogonal virtual axes parallel to the running surface G are defined as x axis and y axis, and the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3 of the driving sphere 13 are set. From the center of the equilateral triangle having the apex to the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3 of the driving sphere 13, respectively, from the contact point T14 (contact point T24) to the axis of the rotating body 14.
  • the velocity of the ball-driven moving device 10 in the x-axis direction is v x
  • the velocity of the ball-driven moving device 10 in the y-axis direction is v y
  • the turning speed of the ball-driven moving device 10 is ⁇ .
  • the angular velocity transmitted from the rotating body 14 to the driving spheres 11 and 12 is ⁇ 1
  • the angular velocity transmitted from the rotating body 15 to the driving spheres 12 and 13 is ⁇ 2
  • the angular velocity vector ⁇ ⁇ ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) is expressed as T.
  • Q in the equation (17) is represented by the following equation (18).
  • the radius of each of the drive spheres 11, 12, 13 is R, and a straight line connecting the center P1 of the drive sphere 11 and the center P2 of the drive sphere 12 and the center P1 of the drive sphere 11
  • the angle between the straight line connecting the center P1 of the driving sphere 11 and the center P3 of the driving sphere 13 and the straight line connecting the center P2 of the driving sphere 12 and the center P3 of the driving sphere 13 is ⁇ , and from the straight line connecting the contact points T14 and T24
  • the three driving spheres 11, 12, and 13 have the same size, and a triangle having three vertices at the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3 of the driving sphere 13 is an equilateral triangle.
  • each motor must be moved in order to move the sphere driving type moving device in a desired direction. Is easy to calculate, and when the polygon is a regular polygon, the calculation is easier than when the polygon is not a regular polygon. If the driving spheres have the same size, the polygon having the apex at the center of each driving sphere and the bottom surface of the virtual inverted n-pyramid have the same shape but different sizes.
  • the sphere drive type moving device 10 described so far has three drive spheres 11, 12, and 13, but the number of drive spheres may be four or more, or may be two. ..
  • the number of driving spheres is q (q ⁇ 4)
  • the arrangement of the driving spheres and the rotating bodies is determined based on the virtual inverse q pyramid (the pyramid is turned upside down), and two rotating bodies are in contact with each driving sphere.
  • one or a plurality of driven rotating objects for example, a sphere or a roller whose direction of the rotation axis can be changed
  • rolling on the traveling surface is provided, and the sphere driving type moving device is provided.
  • the vehicle travels with two driving spheres and one or more driven rotating objects in contact with the traveling surface.
  • the sphere drive type moving device 40 including the two drive spheres 11 and 12 and the one driven sphere (an example of the driven rotator) 43 will be described.
  • the same components as those of the sphere-driving-type moving device 10 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the sphere-driven moving device 40 according to the second embodiment of the present invention rolls on the traveling surface G and two driving spheres 11 and 12 which roll on the traveling surface G, respectively.
  • Three driven spheres 43 that rotate and drive the driven spheres 11 and 12 while being in contact with the respective driven fluids 11 and 12 from two different directions (m is an example, m is an integer of 3 or more). It is a device that includes the rotating bodies 14, 45, and 46 and moves on the running surface G.
  • the rotating body 14 is driven to rotate about the rotating shaft 19 of the motor 18 by the operation of the motor 18, and the rotating body 45 is rotated by the operation of the motor 48 in which the rotating shaft 47 is connected to the shaft center of the rotating body 45.
  • the rotary body 46 is rotationally driven about the rotary shaft 49 by the operation of the motor 50 in which the rotary shaft 49 is connected to the shaft center of the rotary body 46.
  • the rotating bodies 14 and 46 contact the drive sphere 11 from different directions, and the rotating bodies 14 and 45 contact the drive sphere 12 from different directions.
  • the driven sphere 43 is held at a predetermined position by the ball casters 51, 52, 53 contacting the driven sphere 43. In FIG. 6, only the balls of the ball casters 24, 25, 51, 52, 53 are shown.
  • Contact points at which the driving sphere 11 and the side surface 28 of the rotating body 14 and the side surface 54 of the rotating body 46 contact each other are contact points T14 and T16', respectively, and the driving sphere 12 and the side surface 28 of the rotating body 14 and the side surface 55 of the rotating body 45 contact each other.
  • the contacts are designated as T24 and T25', respectively, and the contacts T14, T16', T24 and T25' are the center P1 of the driving sphere 11 and the center P2 of the driving sphere 12 (in this embodiment, in addition to these, the center of the driven sphere 43). It is arranged at the same height higher than P3').
  • the rotating body 14 contacts the driving sphere 11 at a position higher than the center P1 of the driving sphere 11, and contacts the driving sphere 12 at a position higher than the center P2 of the driving sphere 12, and the rotator 45 moves to the driving sphere 12 of the driving sphere 12.
  • the drive sphere 12 is in contact with the drive sphere 12 at a position higher than the center P2
  • the rotating body 46 is in contact with the drive sphere 11 at a position higher than the center P1 of the drive sphere 11.
  • a triangular bottom surface (in this embodiment, an isosceles triangle) ⁇ ′ is arranged at a position higher than the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3′ of the driven sphere 43, and is separated from the bottom surface ⁇ ′.
  • a triangular pyramid whose vertex O'is lower than the center P1 of the driving sphere 11, the center P2 of the driving sphere 12, and the center P3' of the driven sphere 13 is a virtual inverted triangular pyramid H', and the three vertices of the bottom surface ⁇ ' Are the vertices A′, B′, and C′, and the side surfaces of the triangle having the vertices O′, A′, and B′ as the three vertices are the side surfaces ⁇ ′ (the center P1 of the driving sphere 11 and the center P2 of the driving sphere 12 are An example of a virtual inclined plane passing through), a side surface of a triangle having vertices O′, B′, and C′ as three vertices is a side surface ⁇ ′, and vertices O′, A′, and C′ have three vertices.
  • a side surface is defined as a side surface ⁇ ', a straight side connecting the vertices O'and A'is defined as a side edge S1', a straight side connecting the vertices O'and B'is defined as a side edge S2', and the vertices O'and C are defined. If the side of the straight line connecting'is defined as the side S3', the sphere-driving-type moving device 40 is designed to satisfy all the conditions 7 to 9 described later.
  • the rotating body 14 contacts the driving spheres 11 and 12 inside the virtual inverted triangular pyramid H′ (that is, the driven sphere 43 side with reference to the side surface ⁇ ′ which is an example of the virtual inclined surface), and the rotating body 45 becomes The inside of the virtual inverted triangular pyramid H′ is in contact with the driving sphere 12, and the rotating body 46 is inside of the virtual inverted triangular pyramid H′ in contact with the driving sphere 11.
  • Condition 8′ The rotating body 14 contacts the driving spheres 11 and 12 on the side surface ⁇ ′ of the virtual inverted triangular pyramid H′, and the rotating body 45 contacts the driving sphere 12 on the side surface ⁇ ′ of the virtual inverted triangular pyramid H′.
  • the rotating body 46 is in contact with the driving sphere 11 on the side surface ⁇ ′ of the virtual inverted triangular pyramid H′.
  • the rotating shaft 19 of the rotating body 14 contacting the driving sphere 11 and the rotating shaft 49 of the rotating body 46 are non-parallel, and the rotating shaft 19 of the rotating body 14 and the rotating body 45 contacting the driving sphere 12 rotate.
  • the axes 47 are non-parallel.
  • the sphere driving type moving device 40 can be moved in any direction on the running surface G.
  • the sphere drive type moving device 40 has the rotating bodies 14, 45 and 46 each having a truncated cone shape.
  • An imaginary straight line passing through the contact point T14 between the driving sphere 11 and the side surface 28 of the rotating body 14 and the center P1 of the driving sphere 11 intersects the side surface 28 of the rotating body 14 perpendicularly, and connects the driving sphere 12 and the side surface 28 of the rotating body 14.
  • An imaginary straight line passing through the contact point T24 and the center P2 of the driving sphere 12 intersects the side surface 28 of the rotating body 14 perpendicularly, and passes through a contact point T16′ between the driving sphere 11 and the side surface 54 of the rotating body 46 and the center P1 of the driving sphere 11.
  • the virtual straight line intersects the side surface 54 of the rotating body 46 perpendicularly, and the virtual straight line passing through the contact point T25′ between the driving sphere 12 and the side surface 55 of the rotating body 45 and the center P2 of the driving sphere 12 is on the side surface 55 of the rotating body 45. They intersect vertically.
  • the positional relationship between the driving spheres 11, 12 and the rotating bodies 14, 45, 46 in the sphere driving type moving device 40 is also the same as that of the driving spheres 11, 12 and the rotating bodies 14, 15, 16 in the sphere driving type moving device 10. It is similar to the positional relationship.
  • one motor may be used to rotationally drive two rotating bodies around which a power transmission belt or the like is wound, and the two rotating bodies may be respectively brought into contact with one and the other of the adjacent drive spheres.
  • different rotating bodies may be brought into contact with the adjacent driving spheres, and a motor may be connected to each of the two rotating bodies.
  • R is an integer equal to or greater than 3
  • one motor rotates two rotating bodies to which a power transmission belt or the like is wound.
  • each rotating body When the two rotating bodies are brought into contact with one and the other of the adjacent driving spheres by driving, each rotating body is brought into contact with the driving sphere at a position higher than the center of the driving sphere with which it is in contact,
  • two rotating bodies to which a driving torque is given from a common motor are brought into contact with the driving sphere on the side of the driven rotating object or on the virtual sloping surface with reference to the virtual inclined surface passing through the center of each driving sphere.
  • it may be driven to rotate about a rotation axis perpendicular to the virtual inclined surface.
  • the positional relationship between the driving sphere and the rotating body is as follows: the positional relationship between the driving spheres 11 and 12 and the rotating bodies 14, 15 and 16 in the sphere driving type moving device 10 and the driving sphere in the sphere driving type moving device 40.
  • the positional relationship between 11, 12 and the rotating bodies 14, 45, 46 is similar.
  • the rotating body does not have to have a truncated cone shape, and may have, for example, a cylindrical shape or a spherical shape.
  • the rotation axis of the rotating body may be a shaft material (that is, an existing member) or a virtual axis.
  • the support of the drive sphere is not limited to the ball caster, and for example, a free roller type wheel such as a universal caster or an omni wheel may be adopted instead of the ball caster.
  • each rotator may be arranged so that the height at which each rotator is in contact with the drive sphere is different.
  • the present invention is also applicable to a sphere driving type moving device (for example, a sphere driving type moving device capable of only moving forward and backward) in which the moving direction on the traveling surface is specified.
  • the sphere-driven moving device travels in a state in which the rotating body in contact with the drive sphere is prevented from idling, it is possible to stably move along a desired route, and thus the wheelchair. It can be applied to a vehicle and an automated guided vehicle.

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Abstract

ｎ個の駆動球体１１、１２、１３それぞれに２つの異なる方向から接触した状態で回転駆動して駆動球体１１、１２、１３を回転させる回転体１４、１５、１６を具備し、走行面Ｇ上を移動する球体駆動式移動装置１０において、走行面Ｇを水平面として、各駆動球体１１、１２、１３の中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、各駆動球体１１、１２、１３の中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３より高い位置に底面ηが配され底面ηから離れた頂点Ｏが各駆動球体１１、１２、１３の中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３より低い位置に配された仮想逆ｎ角錐Ｈの各側辺Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に位置し、各回転体１４、１５、１６は、接している駆動球体１１、１２、１３の中心Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３より高い位置、かつ、仮想逆ｎ角錐Ｈの内側又は仮想逆ｎ角錐Ｈの側面α、β、γ上で駆動球体１１、１２、１３に接触し、仮想逆ｎ角錐Ｈの側面α、β、γに対し垂直な回転軸１９、２１、２３を中心に回転駆動する。

Description

球体駆動式移動装置
本発明は、球体を回転駆動させて全方向に移動可能な球体駆動式移動装置に関する。
３つの球体及び球体に回転力を与える３つの駆動手段（駆動用モータ）を有する移動装置（特許文献１参照）は、全方向に移動できることから、電動車いすや自走式台車等に使用するのが有効である。特許文献１の移動装置は、１つの球体に対し、それぞれ駆動手段の駆動により回転駆動する２つのロータが異なる方向から接している。当該移動装置では、ロータと球体が球体の中心と同じ高さ位置で接触しており、球体をロータに対して押し付けるアイドラ（車輪型キャスター）が設けられている。ロータが空回りすると、移動装置が所望の方向に進まなくなるため、移動装置の安定的な走行にはロータを球体に押し付けた状態を維持することが重要である。
特開２０１０－３０３６０号公報
しかしながら、特許文献１の移動装置では、稀にロータが球体に非接触な状態になることがあった。移動装置を電動車いすに用いる等、使用者が移動装置を操縦する場合、使用者自身で移動方向の修正を行うことは容易であるが、移動装置を自走式台車に用いる場合等、移動装置の操縦者がいないシステムでは移動装置の移動方向を修正できず、移動装置が予定通りに走行できないという問題が生じる。
ロータの空回りを抑制する方法として、ロータを弾性力の異なる素材からなる多層構造にすることが考えられるが、その場合、ロータの耐久性が低下してロータの摩耗が顕著になるという別の問題が招来する。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、球体に接触した状態で回転駆動する回転体が空回りするのを抑制可能な球体駆動式移動装置を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第１の発明に係る球体駆動式移動装置は、それぞれ走行面上を転動するｎ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回転駆動して該駆動球体を回転させるｎ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、該各駆動球体の中心より高い位置に底面が配され該底面から離れた頂点が該各駆動球体の中心より低い位置に配された仮想逆ｎ角錐の各側辺上に位置し、前記各回転体は、接している前記駆動球体の中心より高い位置、かつ、該駆動球体の中心が配されている２つの前記側辺を外縁の一部とする前記仮想逆ｎ角錐の側面を対応側面として、前記仮想逆ｎ角錐の内側又は前記対応側面上で該駆動球体に接触し、しかも、該対応側面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動する。但し、ｎは３以上の整数である。
前記目的に沿う第２の発明に係る球体駆動式移動装置は、それぞれ走行面上を転動する２個の駆動球体と、前記走行面上を転動する従動回転物と、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回転駆動して該駆動球体を回転させるｍ個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、接している前記駆動球体の中心より高い位置で該駆動球体に接触し、前記ｍ個の回転体のうち前記２個の駆動球体の双方に接触している該回転体は、前記各駆動球体の中心を通る仮想傾斜面を基準として前記従動回転物側又は前記仮想傾斜面上で該駆動球体に接触し、しかも、該仮想傾斜面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動する。但し、ｍは３以上の整数である。
前記目的に沿う第３の発明に係る球体駆動式移動装置は、それぞれ走行面上を転動する２個の駆動球体と、前記走行面上を転動する従動回転物と、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回転駆動して該駆動球体を回転させるｒ個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、接している前記駆動球体の中心より高い位置で該駆動球体に接触し、前記ｒ個の回転体のうち駆動回転力が共通のモータから与えられる該回転体は、前記各駆動球体の中心を通る仮想傾斜面を基準として前記従動回転物側又は前記仮想傾斜面上で該駆動球体に接触し、しかも、該仮想傾斜面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動する。但し、ｒは３以上の整数である。
第１の発明に係る球体駆動式移動装置は、ｎ個の駆動球体が転動する走行面を水平面として、各回転体が、接している駆動球体の中心より高い位置、かつ、仮想逆ｎ角錐の内側又は駆動球体の中心が配されている２つの側辺を外縁の一部とする仮想逆ｎ角錐の側面である対応側面上で駆動球体に接触し、しかも、対応側面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動する。また、第２の発明に係る球体駆動式移動装置は、走行面上を転動する２個の駆動球体と従動回転物を有し、それぞれ、接している駆動球体の中心より高い位置で駆動球体に接触するｍ個の回転体のうち２個の駆動球体の双方に接触している回転体は、各駆動球体の中心を通る仮想傾斜面を基準として従動回転物側又は仮想傾斜面上で駆動球体に接触し、しかも、仮想傾斜面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動する。そして、第３の発明に係る球体駆動式移動装置は、走行面上を転動する２個の駆動球体と従動回転物を有し、それぞれ、接している駆動球体の中心より高い位置で駆動球体に接触するｒ個の回転体のうち駆動回転力が共通のモータから与えられる回転体が、各駆動球体の中心を通る仮想傾斜面を基準として従動回転物側又は仮想傾斜面上で駆動球体に接触し、しかも、仮想傾斜面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動する。
従って、第１、第２、第３の発明に係る球体駆動式移動装置は、球体駆動式移動装置自体の荷重や球体駆動式移動装置に載せられた物体の荷重が部分的に回転体を介して駆動球体に与えられ、回転体を確実に駆動球体に押し付けることができ、駆動球体に接触した状態で回転駆動する回転体が空回りするのを抑制可能である。
本発明の第１の実施例に係る球体駆動式移動装置の説明図である。 同球体駆動式移動装置の駆動球体及び回転体の配置を示す平面図である。 同球体駆動式移動装置の駆動球体及び回転体の配置を示す斜視図である。 同球体駆動式移動装置の駆動球体の局所座標系を示す説明図である。 同球体駆動式移動装置の駆動球体の座標系を示す説明図である。 本発明の第２の実施例に係る球体駆動式移動装置の説明図である。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２、図３に示すように、本発明の第１の実施例に係る球体駆動式移動装置１０は、それぞれ走行面Ｇ上を転動する３個（ｎ個の一例、ｎは３以上の整数）の駆動球体１１、１２、１３と、各駆動球体１１、１２、１３に２つの異なる方向から接触した状態で回転駆動して駆動球体１１、１２、１３を回転させる３個（ｎ個以上の一例）の回転体１４、１５、１６とを具備して、走行面Ｇ上を移動する装置である。以下、詳細に説明する。
本実施例において、駆動球体１１、１２、１３は、図１、図２、図３に示すように、同じ大きさの（径が等しい）真球である。駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２、駆動球体１３の中心Ｐ３は、走行面Ｇを水平面として、駆動球体１１、１２、１３が走行面Ｇ上に置かれた状態で、同一の高さに位置する。以下、走行面Ｇが水平面であり、駆動球体１１、１２、１３が走行面Ｇ上に置かれているものとする。
回転体１４、１５、１６は同一の大きさで同一の形状の円錐台状の部材であり、同一の高さ位置に配されている。回転体１４は側面２８が同一高さで駆動球体１１、１２に接触し、回転体１５は側面２９が同一高さで駆動球体１２、１３に接触し、回転体１６は側面３０が同一高さで駆動球体１１、１３に接触している。回転体１４の軸心には、図２に示すように、モータ１８の回転軸１９が連結され、回転体１５の軸心にはモータ２０の回転軸２１が連結され、回転体１６の軸心にはモータ２２の回転軸２３が連結されている。回転体１４はモータ１８の作動によって回転軸１９を中心に回転駆動し、回転体１５はモータ２０の作動によって回転軸２１を中心に回転駆動し、回転体１６はモータ２２の作動によって回転軸２３を中心に回転駆動する。
回転体１４、１５は、駆動球体１２に異なる方向から接触し、回転体１５、１６は駆動球体１３に異なる方向から接触し、回転体１４、１６は駆動球体１１に異なる方向から接触している。
駆動球体１１には、図１、図２に示すように、回転体１４、１６に加えてボールキャスタ２４が接触し、駆動球体１２には回転体１４、１５に加えてボールキャスタ２５が接触し、駆動球体１３には回転体１５、１６に加えてボールキャスタ２６が接触している。
本実施例では、ボールキャスタ２４、２５、２６を支持するベース部材２７（図１参照）にモータ１８、２０、２２が固定され、回転体１４、１５、１６はベース部材２７に装着されたベアリング機構に回転自在に取り付けられている。図１、図２には、ボールキャスタ２４、２５、２６のボールのみを記載している。なお、駆動球体１１、１２、１３にそれぞれ接触するアイドラを採用して、駆動球体１１、１２、１３が外れないようにしてもよい。
駆動球体１１と回転体１４の側面２８及び回転体１６の側面３０が接触する接点をそれぞれ接点Ｔ１４、Ｔ１６とし、駆動球体１２と回転体１４の側面２８及び回転体１５の側面２９が接触する接点をそれぞれ接点Ｔ２４、Ｔ２５とし、駆動球体１３と回転体１５の側面２９及び回転体１６の側面３０が接触する接点をそれぞれ接点Ｔ３５、Ｔ３６として、接点Ｔ１４、Ｔ１６、Ｔ２４、Ｔ２５、Ｔ３５、Ｔ３６は、駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３より高い位置で同じ高さに配されている（よって、回転体１４の側面２８、回転体１５の側面２９及び回転体１６の側面３０は同一高さで駆動球体１１、１２、１３に接触している）。
即ち、回転体１４は、駆動球体１１の中心Ｐ１より高い位置で駆動球体１１に接触し、駆動球体１２の中心Ｐ２より高い位置で駆動球体１２に接触し、回転体１５は、駆動球体１２の中心Ｐ２より高い位置で駆動球体１２に接触し、駆動球体１３の中心Ｐ３より高い位置で駆動球体１３に接触し、回転体１６は、駆動球体１１の中心Ｐ１より高い位置で駆動球体１１に接触し、駆動球体１３の中心Ｐ３より高い位置で駆動球体１３に接触している。
ここで、図１、図２、図３に示すように、駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３より高い位置に三角形（本実施例では、等角多角形の一例である正三角形）の底面ηが配され、底面ηから離れた頂点Ｏが駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３より低い位置に配された三角錐（ｎ角錐の一例）を仮想逆三角錐（仮想逆ｎ角錐の一例）Ｈとすると、本実施例では、球体駆動式移動装置１０が、後述する条件１～６を全て満たすように設計されている。
仮想逆三角錐Ｈにおいて、底面ηの３つの頂点をそれぞれ頂点Ａ、Ｂ、Ｃとし、頂点Ｏ、Ａ、Ｂを３つの頂点とする三角形の側面を側面αとし、頂点Ｏ、Ｂ、Ｃを３つの頂点とする三角形の側面を側面βとし、頂点Ｏ、Ａ、Ｃを３つの頂点とする三角形の側面を側面γとし、頂点Ｏ、Ａを結ぶ直線状の辺を側辺Ｓ１とし、頂点Ｏ、Ｂを結ぶ直線状の辺を側辺Ｓ２とし、頂点Ｏ、Ｃを結ぶ直線状の辺を側辺Ｓ３とする。本実施例では、底面ηが正三角形（等角多角形の一例）であり、側辺Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が同じ長さである。なお、図２には、駆動球体１１、１２、１３及び回転体１４、１５、１６等を平面視した様子が描かれている。また、図３では、モータ１８、２２等の記載を省略している。
条件１：駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３はそれぞれ、側辺Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に位置している。
条件２：回転体１４は仮想逆三角錐Ｈの内側で駆動球体１１、１２に接触（接点Ｔ１４、Ｔ２４は仮想逆三角錐Ｈ内に位置）し、回転体１５は仮想逆三角錐Ｈの内側で駆動球体１２、１３に接触（接点Ｔ２５、Ｔ３５は仮想逆三角錐Ｈ内に位置）し、回転体１６は仮想逆三角錐Ｈの内側で駆動球体１１、１３に接触（接点Ｔ１６、Ｔ３６は仮想逆三角錐Ｈ内に位置）している。
条件３：回転軸１９は側面α（回転体１４の対応側面）に対し垂直であり（回転体１４は回転体１４が接している駆動球体１１、１２の各中心Ｐ１、Ｐ２がそれぞれ配されている側辺Ｓ１、Ｓ２を外縁の一部とする側面αに対し垂直な回転軸１９を中心に回転駆動し）、回転軸２１は側面β（回転体１５の対応側面）に対し垂直であり（回転体１５は回転体１５が接している駆動球体１２、１３の各中心Ｐ２、Ｐ３がそれぞれ配されている側辺Ｓ２、Ｓ３を外縁の一部とする側面βに対し垂直な回転軸２１を中心に回転駆動し）、回転軸２３は側面γ（回転体１６の対応側面）に対し垂直である（回転体１６は回転体１６が接している駆動球体１１、１３の各中心Ｐ１、Ｐ３がそれぞれ配されている側辺Ｓ１、Ｓ３を外縁の一部とする側面γに対し垂直な回転軸２３を中心に回転駆動する）。
条件３から、本実施例では、駆動球体１１に接する回転体１４の回転軸１９及び回転体１６の回転軸２３が非平行であり、駆動球体１２に接する回転体１４の回転軸１９及び回転体１５の回転軸２１が非平行であり、駆動球体１３に接する回転体１５の回転軸２１及び回転体１６の回転軸２３が非平行であると言える。
本実施例では、駆動球体１１、１２、１３、回転体１４、１５、１６及び回転軸１９、２１、２３が、条件１、２、３を満たすように配置し、回転体１４、１５、１６の角速度を調整することによって、回転体１４に対する駆動球体１１、１２の横滑り、回転体１５に対する駆動球体１２、１３の横滑り及び回転体１６に対する駆動球体１１、１３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、回転体１４に対する駆動球体１１の横滑りとは、接点Ｔ１４における駆動球体１１の回転体１４に対する相対的な運動が、接点Ｔ１４を中心とした旋回運動以外の運動を行っていることを意味し、回転体１４に対する駆動球体１１の横滑りが生じると、回転体１４及び駆動球体１１の摩耗が助長される。
しかも、回転体１４は駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１２の中心Ｐ２より高い位置でそれぞれ駆動球体１１、１２に接触し、回転体１５は駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３より高い位置でそれぞれ駆動球体１２、１３に接触し、回転体１６は駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１３の中心Ｐ３より高い位置でそれぞれ駆動球体１１、１３に接触しているため、駆動球体１１には回転体１４、１６を通じて鉛直成分の力が作用し、駆動球体１２には回転体１４、１５を通じて鉛直成分の力が作用し、駆動球体１３には回転体１５、１６を通じて鉛直成分の力が作用する。従って、ベース部材２７やベース部材２７に載せられた重量物等の自重を利用して、回転体１４を駆動球体１１、１２に、回転体１５を駆動球体１２、１３に、回転体１６を駆動球体１１、１３にそれぞれ押し付けることができ、回転体１４、１５、１６の空回りを抑制可能である。
接点Ｔ１４が駆動球体１１の中心Ｐ１に比べ僅かに高い位置に存在し、接点Ｔ２４が駆動球体１２の中心Ｐ２に比べ僅かに高い位置に存在する場合、回転体１４は、仮想逆ｎ角錐Ｈの側面α（対応側面）上で駆動球体１１、１２に接触していても、実質的に回転体１４に対して駆動球体１１、１２が横滑りせず、これは、回転体１５と駆動球体１２、１３との関係及び回転体１６と駆動球体１１、１３との関係でも同様である。
従って、条件２の代わりに以下の条件２’を満たすように設計することもできる。
条件２’：回転体１４は仮想逆三角錐Ｈの側面α（回転体１４の対応側面）上で駆動球体１１、１２に接触し、回転体１５は仮想逆三角錐Ｈの側面β（回転体１５の対応側面）上で駆動球体１２、１３に接触し、回転体１６は仮想逆三角錐Ｈの側面γ（回転体１６の対応側面）上で駆動球体１１、１３に接触している。
ここで、回転体１４の駆動球体１１、１２に対する空回り、回転体１５の駆動球体１２、１３に対する空回り及び回転体１６の駆動球体１１、１３に対する空回りの発生を安定して抑制する観点では、条件１、２、３を満たすのに加えて、以下の条件４、５、６の１つを満たすのが好ましい（２つを満たすのがより好ましい、３つ全てを満たすのが更に好ましい）ことが検証によって確認されている。なお、回転体１４、１５、１６の空回りの抑制に対し、条件１、２、３の条件を満たすことが、条件４、５、６の条件を満たすことに比べて重要であることを確認している。
条件４：駆動球体１１と回転体１４との接点Ｔ１４及び駆動球体１１の中心Ｐ１を通る仮想直線Ｊ１４（仮想直線Ｊの一例）が駆動球体１１の中心Ｐ１が位置する側辺Ｓ１に対し直交し（図１参照）、駆動球体１１と回転体１６との接点Ｔ１６及び駆動球体１１の中心Ｐ１を通る仮想直線Ｊ１６（仮想直線Ｊの一例）が駆動球体１１の中心Ｐ１が位置する側辺Ｓ１に対し直交する。駆動球体１２と回転体１４との接点Ｔ２４及び駆動球体１２の中心Ｐ２を通る仮想直線Ｊ２４（仮想直線Ｊの一例）が駆動球体１２の中心Ｐ２が位置する側辺Ｓ２に対し直交し（図１参照）、駆動球体１２と回転体１５との接点Ｔ２５及び駆動球体１２の中心Ｐ２を通る仮想直線Ｊ２５（仮想直線Ｊの一例）が駆動球体１２の中心Ｐ２が位置する側辺Ｓ２に対し直交する。駆動球体１３と回転体１５との接点Ｔ３５及び駆動球体１３の中心Ｐ３を通る仮想直線Ｊ３５（仮想直線Ｊの一例）が駆動球体１３の中心Ｐ３が位置する側辺Ｓ３に対し直交し、駆動球体１３と回転体１６との接点Ｔ３６及び駆動球体１３の中心Ｐ３を通る仮想直線Ｊ３６（仮想直線Ｊの一例）が駆動球体１３の中心Ｐ３が位置する側辺Ｓ３に対し直交する。
条件５：駆動球体１１と回転体１４との接点Ｔ１４及び駆動球体１１の中心Ｐ１を通る仮想直線Ｊ１４は回転体１４の側面２８に垂直に交わり、駆動球体１２と回転体１４との接点Ｔ２４及び駆動球体１２の中心Ｐ２を通る仮想直線Ｊ２４は回転体１４の側面２８に垂直に交わる。駆動球体１２と回転体１５との接点Ｔ２５及び駆動球体１２の中心Ｐ２を通る仮想直線Ｊ２５は回転体１５の側面２９に垂直に交わり、駆動球体１３と回転体１５との接点Ｔ３５及び駆動球体１３の中心Ｐ３を通る仮想直線Ｊ３５は回転体１５の側面２９に垂直に交わる。駆動球体１１と回転体１６との接点Ｔ１６及び駆動球体１１の中心Ｐ１を通る仮想直線Ｊ１６は回転体１６の側面３０に垂直に交わり、駆動球体１３と回転体１６との接点Ｔ３６及び駆動球体１３の中心Ｐ３を通る仮想直線Ｊ３６は回転体１６の側面３０に垂直に交わる。
条件６：仮想逆三角錐Ｈの側面αは、該側面αの外縁の一部をなす２つの側辺Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ中心Ｐ１、Ｐ２が配された２つの駆動球体１１、１２間にある回転体１４と一方の駆動球体１１との接点Ｔ１４及び回転体１４と他方の駆動球体１２との接点Ｔ２４を通る仮想直線Ｋ１２（仮想直線Ｋの一例）に対し平行であり、仮想逆三角錐Ｈの側面βは、該側面βの外縁の一部をなす２つの側辺Ｓ２、Ｓ３にそれぞれ中心Ｐ２、Ｐ３が配された２つの駆動球体１２、１３間にある回転体１５と一方の駆動球体１２との接点Ｔ２５及び回転体１５と他方の駆動球体１３との接点Ｔ３５を通る仮想直線Ｋ２３（仮想直線Ｋの一例）に対し平行であり、仮想逆三角錐Ｈの側面γは、該側面γの外縁の一部をなす２つの側辺Ｓ１、Ｓ３にそれぞれ中心Ｐ１、Ｐ３が配された２つの駆動球体１１、１３間にある回転体１６と一方の駆動球体１１との接点Ｔ１６及び回転体１６と他方の駆動球体１３との接点Ｔ３６を通る仮想直線Ｋ１３（仮想直線Ｋの一例）に対し平行である。
これらを基に球体駆動式移動装置１０の運動について、数式を用いて検討する。
走行面Ｇ（水平面）に対する側辺Ｓ１の角度をθとし、図４に示すように、駆動球体１１の中心Ｐ１から接点Ｔ１４に向かう単位位置ベクトルをＩ１とし、駆動球体１１の中心Ｐ１から接点Ｔ１６に向かう単位位置ベクトルをＩ２とし、Ｉ１及びＩ２のなす角度をφとして、本実施例では、Ｉ１が頂点Ｏを始点とし頂点Ａを終点とするベクトルと直交していることから、以下の式（１）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
また、以下の式（２）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
そして、Ｉ１、Ｉ２を以下の式（３）のように表すと、以下の式（４）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
式（２）、式（４）から、以下の式（５）、式（６）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
よって、式（１）、式（５）、式（６）から、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ以下の式（７）、式（８）、式（９）のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
式（７）、式（８）、式（９）より、Ｉ１及びＩ２はそれぞれ以下の式（１０）、式（１１）のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
また、Ｉｘ及びＩｙには以下の式（１２）の関係があることから、以下の式（１３）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
ｓｉｎφは以下の式（１４）で表わされることから、Ｉｘ及びＩｙはそれぞれ以下の式（１５）及び式（１６）で表わすことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
ここで、図５に示すように、走行面Ｇに平行な２つの直交する仮想軸をｘ軸、ｙ軸とし、駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２、駆動球体１３の中心Ｐ３を頂点とする正三角形の中心から駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２、駆動球体１３の中心Ｐ３それぞれまでの距離をｌ、接点Ｔ１４（接点Ｔ２４）から回転体１４の軸心までの距離、接点Ｔ２５（接点Ｔ３５）から回転体１５の軸心までの距離、回転体１６の接点Ｔ１６（接点Ｔ３６）から回転体１６の軸心までの距離をそれぞれｒとし（図４参照）、球体駆動式移動装置１０の速度ベクトルをＶとし、回転体１４、１５、１６から駆動球体１１、１２、１３全体に与えられる角速度ベクトルをλとすると、Ｖ及びλには以下の式（１７）の関係がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
また、球体駆動式移動装置１０のｘ軸方向の速度をｖｘとし、球体駆動式移動装置１０のｙ軸方向の速度をｖｙとし、球体駆動式移動装置１０の旋回速度をωとして、球体駆動式移動装置１０の速度ベクトルＶは、Ｖ＝（ｖｘ、ｖｙ、ω）Ｔとして表される。
回転体１４から駆動球体１１、１２に伝達される角速度をλ１とし、回転体１５から駆動球体１２、１３に伝達される角速度をλ２とし、回転体１６から駆動球体１１、１３に伝達される角速度をλ３として、角速度ベクトルλはλ＝（λ１、λ２、λ３）Ｔとして表される。
そして、式（１７）のＱは以下の式（１８）で表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
よって、Ｑ－１は以下の式（１９）で表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
ここで、ｋ＝Ｉｙ／ｓｉｎφとすると、ｋは以下の式（２０）によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
また、図４、図５に示すように、駆動球体１１、１２、１３それぞれの半径をＲとし、駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１２の中心Ｐ２を結ぶ直線と駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１３の中心Ｐ３を結ぶ直線との角度、駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１２の中心Ｐ２を結ぶ直線と駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３を結ぶ直線との角度、駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１３の中心Ｐ３を結ぶ直線と駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３を結ぶ直線との角度をそれぞれψとし、接点Ｔ１４及び接点Ｔ２４を結ぶ直線から側面αまでの距離、接点Ｔ２５及び接点Ｔ３５を結ぶ直線から側面βまでの距離、接点Ｔ１６及び接点Ｔ３６を結ぶ直線から側面γまでの距離をそれぞれｄとし、側面２８の回転体１４の軸心に対する角度、側面２９の回転体１５の軸心に対する角度、側面３０の回転体１６の軸心に対する角度をそれぞれδとして、以下の式（２１）、式（２２）、式（２３）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
上記検討は、３つの駆動球体１１、１２、１３が同じ大きさであり、駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び駆動球体１３の中心Ｐ３を３つの頂点とする三角形が正三角形である場合について行っているが、駆動球体の大きさ（径）がそれぞれ異なり、かつ、３つの駆動球体それぞれの中心を頂点とする三角形の３つの辺がそれぞれ異なる長さであっても、同様の結果を得ることができる。また、駆動球体が４つ以上であっても同様の結果を得ることができる。但し、全ての駆動球体の大きさが同じであり、各駆動球体の中心を頂点とする多角形が等角多角形である場合、球体駆動式移動装置を所望の方向に移動させるために各モータの回転数をどのようにするかの計算が容易であり、当該多角形が正多角形で有る場合は、正多角形でない等角多角形の場合と比較して当該計算が容易となる。なお、各駆動球体が同じ大きさであれば、各駆動球体の中心を頂点とする多角形と仮想逆ｎ角錐の底面とは同じ形状で大きさが異なるようになる。
ここまで説明した球体駆動式移動装置１０は、３個の駆動球体１１、１２、１３を有するものであったが、駆動球体は４個以上であってもよいし、２個であってもよい。
駆動球体がｑ個（ｑ≧４）の場合、仮想逆ｑ角錐（角錐を上下逆にしたもの）を基に駆動球体や回転体の配置が決定され、各駆動球体に２つの回転体が接するようになる。
駆動球体が２個の場合、走行面上を転動する１個又は複数個の従動回転物（例えば、球体や回転軸の方向が変更自在のローラ）が設けられて、球体駆動式移動装置が２個の駆動球体及び１個又は複数個の従動回転物を走行面に接触させた状態で走行する。
以下、図６を参酌して２個の駆動球体１１、１２及び１個の従動球体（従動回転物の一例）４３を備える球体駆動式移動装置４０について説明する。なお、球体駆動式移動装置４０において、球体駆動式移動装置１０と同様の構成については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
本発明の第２の実施例に係る球体駆動式移動装置４０は、図６に示すように、それぞれ走行面Ｇ上を転動する２個の駆動球体１１、１２と、走行面Ｇ上を転動する従動球体４３と、各駆動流体１１、１２に２つの異なる方向から接触した状態で回転駆動して駆動球体１１、１２を回転させる３つ（ｍ個の一例、ｍは３以上の整数）の回転体１４、４５、４６とを具備し、走行面Ｇ上を移動する装置である。
回転体１４は、モータ１８の作動によってモータ１８の回転軸１９を中心に回転駆動し、回転体４５は、回転体４５の軸心に回転軸４７が連結されたモータ４８の作動によって回転軸４７を中心に回転駆動し、回転体４６は、回転体４６の軸心に回転軸４９が連結されたモータ５０の作動によって回転軸４９を中心に回転駆動する。
回転体１４、４６は、駆動球体１１に異なる方向から接触し、回転体１４、４５は駆動球体１２に異なる方向から接触している。従動球体４３は、従動球体４３にボールキャスタ５１、５２、５３が接触することによって所定位置で保持されている。なお、図６では、ボールキャスタ２４、２５、５１、５２、５３のボールのみを記載している。
駆動球体１１と回転体１４の側面２８及び回転体４６の側面５４が接触する接点をそれぞれ接点Ｔ１４、Ｔ１６’とし、駆動球体１２と回転体１４の側面２８及び回転体４５の側面５５が接触する接点をそれぞれ接点Ｔ２４、Ｔ２５’として、接点Ｔ１４、Ｔ１６’、Ｔ２４、Ｔ２５’は、駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１２の中心Ｐ２（本実施例では、これらに加えて従動球体４３の中心Ｐ３’）より高い位置で同じ高さに配されている。
よって、回転体１４は、駆動球体１１の中心Ｐ１より高い位置で駆動球体１１に接触し、駆動球体１２の中心Ｐ２より高い位置で駆動球体１２に接触し、回転体４５は、駆動球体１２の中心Ｐ２より高い位置で駆動球体１２に接触し、回転体４６は、駆動球体１１の中心Ｐ１より高い位置で駆動球体１１に接触している。
駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び従動球体４３の中心Ｐ３’より高い位置に三角形（本実施例では、２等辺三角形）の底面η’が配され、底面η’から離れた頂点Ｏ’が駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び従動球体１３の中心Ｐ３’より低い位置に配された三角錐を仮想逆三角錐Ｈ’とし、底面η’の３つの頂点をそれぞれ頂点Ａ’、Ｂ’、Ｃ’とし、頂点Ｏ’、Ａ’、Ｂ’を３つの頂点とする三角形の側面を側面α’（駆動球体１１の中心Ｐ１及び駆動球体１２の中心Ｐ２を通る仮想傾斜面の一例）とし、頂点Ｏ’、Ｂ’、Ｃ’を３つの頂点とする三角形の側面を側面β’とし、頂点Ｏ’、Ａ’、Ｃ’を３つの頂点とする三角形の側面を側面γ’とし、頂点Ｏ’、Ａ’を結ぶ直線状の辺を側辺Ｓ１’とし、頂点Ｏ’、Ｂ’を結ぶ直線状の辺を側辺Ｓ２’とし、頂点Ｏ’、Ｃ’を結ぶ直線状の辺を側辺Ｓ３’とすると、球体駆動式移動装置４０は、後述する条件７～９を全て満たすように設計されている。
条件７：駆動球体１１の中心Ｐ１、駆動球体１２の中心Ｐ２及び従動球体４３の中心Ｐ３’はそれぞれ、側辺Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’上に位置している。
条件８：回転体１４は仮想逆三角錐Ｈ’の内側（即ち、仮想傾斜面の一例である側面α’を基準として従動球体４３側）で駆動球体１１、１２に接触し、回転体４５は仮想逆三角錐Ｈ’の内側で駆動球体１２に接触し、回転体４６は仮想逆三角錐Ｈ’の内側で駆動球体１１に接触している。
条件９：回転軸１９は側面α’に対し垂直であり、回転軸４７は側面β’に対し垂直であり、回転軸４９は側面γ’に対し垂直である。
なお、接点Ｔ１４が駆動球体１１の中心Ｐ１に比べ僅かに高い位置に存在し、接点Ｔ２４が駆動球体１２の中心Ｐ２に比べ僅かに高い位置に存在する場合には、条件８の代わりに、以下の条件８’を満たすようにしてもよい。
条件８’：回転体１４は仮想逆三角錐Ｈ’の側面α’上で駆動球体１１、１２に接触し、回転体４５は仮想逆三角錐Ｈ’の側面β’上で駆動球体１２に接触し、回転体４６は仮想逆三角錐Ｈ’の側面γ’上で駆動球体１１に接触している。
また、条件９から、駆動球体１１に接する回転体１４の回転軸１９及び回転体４６の回転軸４９は非平行であり、駆動球体１２に接する回転体１４の回転軸１９及び回転体４５の回転軸４７は非平行である。また、回転体１４、４５、４６の角速度を調整することによって、回転体１４に対する駆動球体１１、１２の横滑り、回転体４５に対する駆動球体１２の横滑り及び回転体４６に対する駆動球体１１の横滑りを抑制した状態で、球体駆動式移動装置４０を走行面Ｇ上で如何なる方向にも移動可能にしている。
球体駆動式移動装置４０も球体駆動式移動装置１０と同様に回転体１４、４５、４６はそれぞれ円錐台状である。駆動球体１１と回転体１４の側面２８との接点Ｔ１４及び駆動球体１１の中心Ｐ１を通る仮想直線は、回転体１４の側面２８に垂直に交わり、駆動球体１２と回転体１４の側面２８との接点Ｔ２４及び駆動球体１２の中心Ｐ２を通る仮想直線は、回転体１４の側面２８に垂直に交わり、駆動球体１１と回転体４６の側面５４との接点Ｔ１６’及び駆動球体１１の中心Ｐ１を通る仮想直線は、回転体４６の側面５４に垂直に交わり、駆動球体１２と回転体４５の側面５５との接点Ｔ２５’及び駆動球体１２の中心Ｐ２を通る仮想直線は、回転体４５の側面５５に垂直に交わっている。また、球体駆動式移動装置４０における駆動球体１１、１２と回転体１４、４５、４６との位置関係も、球体駆動式移動装置１０における駆動球体１１、１２と回転体１４、１５、１６との位置関係と同様である。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、１つのモータによって、動力伝達ベルト等が掛け渡された２つの回転体を回転駆動するようにして、２つの回転体を隣り合う駆動球体の一方及び他方にそれぞれ接するようにしてもよいし、隣り合う駆動球体それぞれに異なる回転体を接触させ、当該２つの回転体それぞれにモータを連結するようにしてもよい。
それぞれ走行面上を転動する２個の駆動球体と、走行面上を転動する従動回転物と、各駆動球体に２つの異なる方向から接触した状態で回転駆動して駆動球体を回転させるｒ個（ｒは３以上の整数）の回転体とを具備し、走行面上を移動する球体駆動式移動装置において、１つのモータによって、動力伝達ベルト等が掛け渡された２つの回転体を回転駆動するようにして、２つの回転体を隣り合う駆動球体の一方及び他方にそれぞれ接するようにする場合は、各回転体を、接している駆動球体の中心より高い位置で駆動球体に接触させ、ｒ個の回転体のうち駆動回転力が共通のモータから与えられる２つの回転体を、各駆動球体の中心を通る仮想傾斜面を基準として従動回転物側又は仮想傾斜面上で駆動球体に接触させ、しかも、仮想傾斜面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動するようにすればよい。そして、この場合、駆動球体と回転体との位置関係は、球体駆動式移動装置１０における駆動球体１１、１２と回転体１４、１５、１６との位置関係及び球体駆動式移動装置４０における駆動球体１１、１２と回転体１４、４５、４６との位置関係と同様である。
また、回転体は円錐台状である必要はなく、例えば円柱状であってもよいし、球状であってもよい。
そして、回転体の回転軸は軸材（即ち、実在する部材）であってもよいし、仮想軸であってもよい。
更に、駆動球体を支持するのはボールキャスタに限定されず、例えば、ボールキャスタの代わりに、自在キャスタやオムニホイル等のフリーローラ式車輪を採用してもよい。
また、各駆動球体は大きさが異なっていてもよいし、各回転体は大きさや形状が異なっていてもよい。そして、各駆動球体を水平面に置いた状態で、各回転体が駆動球体に接する高さが異なるように各回転体を配置してもよい。
更に、本発明は走行面上の移動方向が特定されている球体駆動式移動装置（例えば、前進及び後退のみが可能な球体駆動式移動装置）にも適用可能である。
本発明に係る球体駆動式移動装置は、駆動球体に接触している回転体が空回りするのを抑制した状態で走行するので、所望の経路に沿った移動を安定的に行うことができ、車いすへの適用や無人搬送車への適用が可能である。
１０：球体駆動式移動装置、１１、１２、１３：駆動球体、１４、１５、１６：回転体、１８：モータ、１９：回転軸、２０：モータ、２１：回転軸、２２：モータ、２３：回転軸、２４、２５、２６：ボールキャスタ、２７：ベース部材、２８、２９、３０：側面、４０：球体駆動式移動装置、４３：従動球体、４５、４６：回転体、４７：回転軸、４８：モータ、４９：回転軸、５０：モータ、５１、５２、５３：ボールキャスタ、５４、５５：側面、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’：頂点、Ｇ：走行面、Ｈ、Ｈ’：仮想逆三角錐、Ｊ１４、Ｊ１６、Ｊ２４、Ｊ２５、Ｊ３５、Ｊ３６：仮想直線、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ２３：仮想直線、Ｏ、Ｏ’：頂点、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ３’：中心、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’：側辺、Ｔ１４、Ｔ１６、Ｔ２４、Ｔ２５、Ｔ３５、Ｔ３６、Ｔ１６’、Ｔ２５’：接点、α、β、γ、α’、β’、γ’：側面、η、η’：底面

Claims (8)

  1. それぞれ走行面上を転動するｎ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回転駆動して該駆動球体を回転させるｎ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、該各駆動球体の中心より高い位置に底面が配され該底面から離れた頂点が該各駆動球体の中心より低い位置に配された仮想逆ｎ角錐の各側辺上に位置し、
    前記各回転体は、接している前記駆動球体の中心より高い位置、かつ、該駆動球体の中心が配されている２つの前記側辺を外縁の一部とする前記仮想逆ｎ角錐の側面を対応側面として、前記仮想逆ｎ角錐の内側又は前記対応側面上で該駆動球体に接触し、しかも、該対応側面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動することを特徴とする球体駆動式移動装置。
    但し、ｎは３以上の整数である。
  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のいずれか一項に記載の球体駆動式移動装置において、前記仮想逆ｎ角錐の各側面は、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１～４のいずれか一項に記載の球体駆動式移動装置において、前記仮想逆ｎ角錐の底面は等角多角形であることを特徴とする球体駆動式移動装置。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に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。
  7. それぞれ走行面上を転動する２個の駆動球体と、前記走行面上を転動する従動回転物と、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回転駆動して該駆動球体を回転させるｍ個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、接している前記駆動球体の中心より高い位置で該駆動球体に接触し、
    前記ｍ個の回転体のうち前記２個の駆動球体の双方に接触している該回転体は、前記各駆動球体の中心を通る仮想傾斜面を基準として前記従動回転物側又は前記仮想傾斜面上で該駆動球体に接触し、しかも、該仮想傾斜面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動することを特徴とする球体駆動式移動装置。
    但し、ｍは３以上の整数である。
  8. それぞれ走行面上を転動する２個の駆動球体と、前記走行面上を転動する従動回転物と、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回転駆動して該駆動球体を回転させるｒ個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、接している前記駆動球体の中心より高い位置で該駆動球体に接触し、
    前記ｒ個の回転体のうち駆動回転力が共通のモータから与えられる該回転体は、前記各駆動球体の中心を通る仮想傾斜面を基準として前記従動回転物側又は前記仮想傾斜面上で該駆動球体に接触し、しかも、該仮想傾斜面に対し垂直な回転軸を中心に回転駆動することを特徴とする球体駆動式移動装置。
    但し、ｒは３以上の整数である。
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