WO2020129844A1 - 走行デバイス - Google Patents

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WO2020129844A1
WO2020129844A1 PCT/JP2019/048942 JP2019048942W WO2020129844A1 WO 2020129844 A1 WO2020129844 A1 WO 2020129844A1 JP 2019048942 W JP2019048942 W JP 2019048942W WO 2020129844 A1 WO2020129844 A1 WO 2020129844A1
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WO
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motor
wheel
traveling device
gear
support shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/048942
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓弥 西島
康宏 鳳
Original Assignee
株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント filed Critical 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
Priority to JP2020561380A priority Critical patent/JP7162076B2/ja
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H29/00—Drive mechanisms for toys in general
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H29/00—Drive mechanisms for toys in general
    • A63H29/22—Electric drives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H31/00—Gearing for toys

Definitions

  • the present invention relates to a traveling device having two wheels arranged in parallel.
  • a traveling device that uses a parallel two-wheel mechanism that has two wheels arranged in parallel
  • a structure in which both wheels are driven by separate motors.
  • the traveling device can travel straight ahead by rotating both wheels at the same speed, and can also turn traveling by rotating both wheels at different speeds.
  • the wheels, the motor, and the gear mechanism were assembled into a single module for each wheel, and the two parallel modules were arranged side by side to form a parallel two-wheel running device.
  • the conventional configuration in which two wheels are provided as separate modules has a problem that it is difficult to align the rotation center axes of both wheels, that is, the coaxiality of the axles of both wheels may be low.
  • This decrease in coaxiality can occur due to the influence of the placement accuracy of the two modules, for example.
  • a pin is erected on the sheet metal and used as a shaft of the wheel, it is not always easy to make the pin perpendicular to the sheet metal, and this may also reduce the coaxiality.
  • the decrease in the coaxiality causes, for example, a decrease in straight-ahead accuracy, which makes it difficult to control the toy as intended.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique that enables highly accurate control of the traveling direction of a traveling device, and in particular, improves straight traveling precision.
  • a traveling device is a traveling device having a first wheel and a second wheel that are arranged in parallel, and includes a first motor that drives the first wheel and the second wheel.
  • a second motor for driving, a first power transmission mechanism for transmitting the driving force of the first motor to the first wheel, and a driving force of the second motor for transmitting to the second wheel.
  • the first motor and the second motor are arranged in a direction orthogonal to a direction in which the two wheels are arranged between the first wheel and the second wheel.
  • the support shaft is disposed in a gap between the first motor and the second motor, and the first motor and the first power transmission mechanism are connected to the second motor and the second motor.
  • the power transmission mechanism of is a rotationally symmetrical structure.
  • a chassis in which a mount portion to which the first motor and the second motor are fixed and a bearing portion of the support shaft are integrated is further provided.
  • the chassis has a pair of wall surface portions that are arranged in parallel to a rotation surface of the wheel and face each other with the first motor and the second motor interposed therebetween, and each wall surface portion includes A hole through which the support shaft is inserted may be provided as the bearing portion.
  • a first rotary encoder provided corresponding to the first wheel
  • a second rotary encoder provided corresponding to the second wheel
  • the first rotary encoder A control circuit for feedback-controlling the first motor and the second motor based on the outputs of the first rotary encoder and the second rotary encoder, respectively.
  • the power transmission mechanism is a gear mechanism including a first-stage gear attached to the output shaft of the motor, and the first-stage gear may be integrated with a lattice disc of the rotary encoder.
  • the power transmission mechanism is a gear mechanism including an initial gear attached to an output shaft of the motor and a plurality of transmission gears sequentially transmitting rotation of the initial gear,
  • the speed change gears are double gears having a large-diameter gear portion and a small-diameter gear portion, and are the same as each other.
  • the gear mechanism includes first to third shift gears that sequentially transmit rotation, and the first and third shift gears are rotatably attached to the support shaft, Can be shared as the rotation center axis.
  • the transmission gear at the final stage is rotatably attached to the support shaft, and the wheel has a tooth-shaped groove that fits with the gear portion on the output side of the transmission gear at the final stage.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a power unit provided in the traveling device according to the embodiment of the present invention. It is a typical perspective view which removed the chassis from the principal part of a power part.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the main part of the power unit viewed from below with the chassis removed.
  • FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of a main part of a power unit.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a toy system 2 according to an embodiment of the present invention, and the toy system includes a traveling device according to the present invention as a constituent element.
  • the toy system according to the present invention includes a device control device 10, traveling devices 20a and 20b, a controller 17, and a cartridge 18.
  • the traveling device 20 (20a, 20b) includes a parallel two-wheel mechanism in which two wheels are driven by different motors, and performs straight traveling or turning traveling.
  • the device control device 10 controls the traveling device 20 wirelessly.
  • the controller 17 is an input device that acquires an operation by a user, and is connected to the device control device 10 by a cable.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration mainly of a control system of the toy system 2.
  • the device control device 10 includes a processor 11, a storage unit 12, a communication unit 13, and an input/output unit 14.
  • the traveling device 20 includes a processor 21, a storage unit 22, a communication unit 23, a camera 24, a motor 25, and a rotary encoder 26.
  • the device control device 10 may be a dedicated device for control, or may be a general-purpose computer (including smartphones and tablet terminals).
  • the processor 11 operates according to a program stored in the storage unit 12, and controls the communication unit 13, the input/output unit 14, and the like.
  • the processor 21 operates according to a program stored in the storage unit 22, performs arithmetic processing on information input from the camera 24, the rotary encoder 26, and controls the communication unit 23, the camera 24, the motor 25, and the like. ..
  • the program is stored in a computer-readable storage medium such as a flash memory in the cartridge 18 shown in FIG. 1 and provided, but may be provided via a network such as the Internet.
  • the storage unit 12 is composed of a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and a flash memory built in the device control device 10, a flash memory in the cartridge 18, and the like.
  • the storage unit 22 is composed of a DRAM, a flash memory, and the like.
  • the storage units 12 and 22 store the above programs. Further, the storage units 12 and 22 store information and calculation results input from the processors 11 and 21, the communication units 13 and 23, and the like.
  • the communication units 13 and 23 are composed of integrated circuits and antennas for communicating with other devices.
  • the communication units 13 and 23 have a function of communicating with each other according to the Bluetooth (registered trademark) protocol, for example.
  • the communication units 13 and 23 input the information received from the other devices to the processors 11 and 21 and the storage units 12 and 22, and transmit the information to the other devices.
  • the communication unit 13 may have a function of communicating with another device via a network such as a LAN (Local Area Network).
  • the input/output unit 14 includes a circuit that acquires information from an input device such as the controller 17 and a circuit that controls an output device such as a voice output device or an image display device.
  • the input/output unit 14 acquires an input signal from the input device and inputs information obtained by converting the input signal to the processor 11 and the storage unit 12. Further, the input/output unit 14 causes the speaker to output the sound and the image to the display device under the control of the processor 11 and the like.
  • the motor 25 is a so-called servo motor whose rotation direction, rotation amount, and rotation speed are controlled by the processor 21.
  • the motor 25 is provided for each wheel. That is, the traveling device 20 includes the two motors 25, and as described above, the two wheels forming the parallel two-wheel mechanism are driven by the different motors 25.
  • the camera 24 is arranged so as to capture an image below the traveling device 20, and captures a pattern printed on a sheet or the like on which the traveling device 20 is placed.
  • a pattern recognized in the infrared wavelength region is printed on the sheet or the like.
  • unit patterns of a predetermined size for example, 0.2 mm square
  • each unit pattern has coordinates of a position where the pattern is arranged. Is encoded.
  • the traveling device 20 and the device control device 10 decode the pattern included in the image captured by the camera 24, and acquire the position and orientation of the traveling device 20.
  • the rotary encoder 26 is provided to measure the rotation angle and the amount of rotation of the motor 25.
  • the rotary encoder 26 is an optical type and is a grating disk attached to the shaft to be measured and a slit of the grating disk that emits light. And a light transmitting/receiving element for detecting light passing through.
  • the rotary encoder 26 is also provided for each wheel.
  • the rotary encoder 26 in order to reduce the size of the traveling device 20, the rotary encoder 26 has a structure in which the function of detecting the rotation direction is omitted, but a device having the function may be used.
  • the rotary encoder 26 may be of another type such as a magnetic type, and instead of the rotary encoder 26, another rotation angle sensor may be used.
  • the traveling device 20 and the device control device 10 respectively feedback-control the two motors 25 based on the outputs of the two rotary encoders 26.
  • the processors 11 and 21 function as a control circuit that performs the control.
  • FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view of the traveling device 20, showing a cross section in a plane passing through the centers of two wheels arranged in parallel.
  • the traveling device 20 accommodates the power unit 32, the circuit board 34, the battery 36, and the like in the cover 30.
  • the power unit 32 is housed in the lower space inside the cover 30 and is fixed to the cover 30, for example, by screwing.
  • the circuit board 34 is disposed on the power unit 32, and the battery 36 is housed in the upper space of the cover 30.
  • components such as the camera 24 are housed in the lower space of the cover 30 in addition to the power unit 32 and the circuit board 34, but they are not shown in FIG.
  • the circuit board 34 includes, for example, a rigid printed board and electronic components attached to the rigid printed board, and the processor 21, the storage unit 22, the communication unit 23 shown in FIG.
  • the battery 36 supplies electric power to the circuit board 34, the motor 25, and the like.
  • the power unit 32 includes a parallel two-wheel mechanism driven by a motor 25, and generates a driving force for moving the traveling device 20 on a surface such as a seat on which the traveling device 20 is placed.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the power unit 32.
  • the power unit 32 is configured in combination with the holder 40, and in FIG. 4, the power unit 32 is illustrated by disassembling it into a main part including the motor 25 and the chassis 43 and the holder 40.
  • 5 is a schematic perspective view with the chassis 43 removed from the main part of the power unit 32
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the main part seen from below with the chassis 43 removed.
  • FIG. 7 is a schematic exploded perspective view of the main part of the power unit 32.
  • the main part of the power unit 32 is a motor 25 (25a, 25b), wheels 41 (41a, 41b), a support shaft 42, a chassis 43, a first stage gear 44 (44a, 44b), a first reduction gear 45 (45a, 45b). , The second reduction gear 46 (46a, 46b) and the third reduction gear 47 (47a, 47b).
  • the wheel 41 is composed of two wheels 41a and 41b forming a parallel two-wheel mechanism, and these are arranged with a chassis 43 having two motors 25 mounted therebetween.
  • the side on which the wheels 41a are arranged is the right side of the power unit 32 (or the traveling device 20) and the side on which the wheels 41b is arranged is the left side.
  • “a” is attached to the one on the right side
  • “b” is attached to the one on the left side.
  • the horizontal direction and the vertical direction of the traveling device 20 are defined in the posture when the traveling device 20 travels on a horizontal plane.
  • the two motors 25 are each a single-axis motor, and the motor 25a is fixed to the chassis 43 with the output shaft 25s facing right and drives the wheels 41a, while the motor 25b has the chassis 43 with output shaft 25s facing left. Is fixed to drive the wheels 41b.
  • the power unit 32 has a power transmission mechanism that is provided for each wheel 41 and that transmits the driving force of the motor 25 to the wheel.
  • a gear mechanism is provided as a power transmission mechanism, and the gear mechanism corresponding to the wheels 41a is configured to include a first stage gear 44a, a first reduction gear 45a, a second reduction gear 46a, and a third reduction gear 47a,
  • the gear mechanism corresponding to the wheel 41b includes an initial gear 44b, a first reduction gear 45b, a second reduction gear 46b, and a third reduction gear 47b.
  • the first-stage gear 44 is formed integrally with the lattice disc 44e of the rotary encoder 26.
  • the rotation axis of the wheel 41 is horizontal. That is, the wheels 41 rotate vertically. By the way, a part of the circumference of the wheel 41 projects out of the cover 30 through a slot provided on the lower surface of the cover 30, whereby the wheel 41 can come into contact with the traveling surface and move the traveling device 20.
  • the wheels 41 are attached to the support shaft 42.
  • the support shaft 42 is a shaft to which two wheels are commonly attached, and supports each wheel 41 rotatably with respect to the shaft. That is, the wheel 41 and the support shaft 42 are not fixed, and the support shaft 42 does not have a function of transmitting power to the wheel 41.
  • the power transmission from the motor 25 to the wheels 41 is performed via the gear mechanism as described above.
  • the support shaft 42 is inserted into a hole provided at the center of the wheel 41 to support the wheel 41.
  • the support shaft 42 is a straight rod having high rigidity and has a function of making the rotation axes of the two wheels 41 common. That is, the support shaft 42 aligns the rotation axis of the wheel 41a and the rotation axis of the wheel 41b with each other. As a result, it is possible to improve the accuracy of the control of the traveling direction of the traveling device 20, and particularly the straight traveling accuracy is improved.
  • the support shaft 42 is made of, for example, a metal having a high Young's modulus such as steel.
  • the motors 25a and 25b are arranged between the two wheels 41 in a direction orthogonal to the direction in which the two wheels 41 are arranged.
  • the direction in which the wheels 41 are arranged is the left-right direction of the traveling device 20
  • the motors 25 are arranged in the front-rear direction.
  • the support shaft 42 is arranged in the gap between the motor 25a and the motor 25b. That is, the support shaft 42 passes between the two motors 25 and is bridged between the right wheel 41a and the left wheel 41b.
  • the output shaft 25s of the motor 25 is located away from the rotation shaft of the wheel 41, and power transmission between the output shaft 25s and the rotation shaft of the wheel 41 is performed by the gear mechanism.
  • the motor 25a and the power transmission mechanism corresponding to the wheel 41a and the motor 25b and the power transmission mechanism corresponding to the wheel 41b have a rotationally symmetrical structure. Specifically, it has symmetry with respect to a rotation of 180° in a horizontal plane about a certain point on the central axis of the support shaft 42.
  • the gear mechanism that is the power transmission mechanism is also symmetrical, and for example, the left and right first-stage gears 44a and 44b have the same structure, and similarly, the first reduction gear 45, the second reduction gear 46, and the third reduction gear
  • the structure of the reduction gear 47 is also the same on the left and right.
  • the arrangement of the gears 44 to 47 is also symmetrical on the left and right, and the rotation is transmitted in the order of the first stage gear 44, the first reduction gear 45, the second reduction gear 46, and the third reduction gear 47.
  • the first reduction gear 45, the second reduction gear 46, and the third reduction gear 47 are double gears each having a large-diameter gear portion and a small-diameter gear portion.
  • the gears having a large diameter serve as the input side gears and the gears having a small diameter serve as the output side gears in each double gear because the gears are sequentially shifted from the motor 25 to the wheels 41 to reduce the rotation speed.
  • the first stage gear 44a is attached to the output shaft 25s of the motor 25, the first reduction gear 45a and the third reduction gear 47a are rotatably attached to the support shaft 42, and the second reduction gear 46 is A pin 64 fixed to the chassis 43 is rotatably attached.
  • the first-stage gear 44a meshes with the large-diameter gear portion of the first reduction gear 45a
  • the small-diameter gear portion of the first reduction gear 45a meshes with the large-diameter gear portion of the second reduction gear 46a
  • the second reduction gear 46a The small-diameter gear portion of is meshed with the large-diameter gear portion of the third reduction gear 47a.
  • the wheel 41a rotates integrally with the third reduction gear 47a.
  • the wheel 41a has a gear socket portion 41g.
  • the gear socket portion 41g is a hole provided at the center of the wheel 41, and is shown as a wheel 41b in FIG.
  • the side surface of the gear socket portion 41g is provided with a groove having a structure for fitting with the teeth of the third reduction gear 47.
  • the wheel 41a rotates integrally with the third reduction gear 47a by fitting the gear portion on the output side of the third reduction gear 47a, which is the final transmission gear, into the gear socket portion 41g of the wheel 41a.
  • the structure of the gear mechanism corresponding to the right wheel 41a includes the first stage gear 44b corresponding to the left wheel 41b, the first reduction gear 45b, the second reduction gear 46b, and the third reduction gear 47b.
  • the structure of the gear mechanism is also the same, and is rotationally symmetrical with the right side.
  • the first reduction gears 45a and 45b and the second reduction gears 46a and 46b are commonly attached to the support shaft 42. By doing so, it is possible to reduce a decrease in operation accuracy due to the influence.
  • the final stage gear does not have to be a double gear only in that the final stage reduction gear and the wheel 41 are integrally rotated.
  • the third reduction gear 47 at the final stage is a double gear and the output side gear portion is fitted into the wheel 41 and used as a rotation stopper with the wheel 41
  • the first reduction gear 45 and the second reduction gear 45 are used.
  • the reduction gear 46 can be a double gear.
  • the first reduction gear 45, the second reduction gear 46, and the third reduction gear 47 can be the same gear. That is, when the left and right gear mechanisms are symmetrical, all the reduction gears can be manufactured as a common component, and the manufacturing cost of the gears can be reduced by, for example, reducing the number of molds for manufacturing the gears.
  • the chassis 43 integrally includes a mount portion to which the two motors 25 are fixed and a bearing portion of the support shaft 42.
  • the chassis 43 can be formed from a single sheet metal, and the sheet metal can be bent and perforated. If the motors 25a and 25b that drive the wheels 41a and 41b are separately attached to the traveling device 20, it becomes difficult to ensure the accuracy of the relative positional relationship between them, which in turn may affect how the left and right wheels rotate.
  • the positional relationship between the two motors 25 is determined by the single chassis 43 having rigidity, and the positional relationship between the direction of the support shaft 42 and the motor 25 is determined, so that the plurality of traveling devices 20 can be assembled. Variations can be suppressed, which contributes to higher accuracy of control in the traveling direction.
  • the chassis 43 includes a pair of wall surface portions that are parallel to the rotation surface of the wheel 41 and are opposed to each other with the two motors 25 interposed therebetween, and a horizontal bottom surface portion that is located under the motor 25 and that connects both wall surface portions. It has an upper surface portion that extends horizontally from the upper end of the wall surface portion, that is, horizontally toward the wheel 41 side.
  • a bearing hole 61 is provided as a bearing portion on each wall surface portion of the chassis 43.
  • the support shaft 42 is passed through a bearing hole 61a provided in a wall surface portion on the wheel 41a side and a bearing hole 61b provided in a wall surface portion on the wheel 41b side.
  • the support shaft 42 does not need to rotate about its axis, and basically the bearing hole 61 only needs to pass through the support shaft 42, so the gap between the bearing hole 61 and the support shaft 42 is made small. be able to. Thereby, the fluctuation range of the direction of the support shaft 42 can be reduced.
  • the wheels 41a and 41b basically have the same influence on how the wheels 41 rotate. These points also contribute to the improvement of the straight traveling accuracy.
  • the motor hole 62 provided in the wall surface of the chassis 43 has a shape in which the surface of the motor 25 on the output shaft 25s side fits, and the motor 25 is fixed to the chassis 43 by protruding the output shaft 25s from the motor hole 62. That is, the output shaft 25s of the motor 25a projects rightward from the motor hole 62a, and the first-stage gear 44a is attached thereto. The output shaft 25s of the motor 25b projects leftward from the motor hole 62b, and the first stage gear 44b is attached to this.
  • the hole 63 provided in the wall surface is a screw hole for mounting the motor 25.
  • a pin 64 is erected on the wall surface vertically to the wall surface.
  • the pin 64 is fixed by inserting its root into a hole provided in the wall surface portion and caulking the end portion protruding to the opposite side.
  • FIG. 7 shows the pin fixing end 64h thus formed.
  • the locking hole 65 and the insertion hole 66 shown in FIG. 7 are provided for assembling the holder 40 to the chassis 43.
  • a flexible printed circuit FPC
  • Wiring for supplying electric power to the motor 25 is formed on the FPC, and the light transmitting/receiving element 70 of the rotary encoder 26 is attached.
  • the FPC is connected to the circuit board 34.
  • the holder 40 has a function of pressing the FPC from above and limiting its movement.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the holder 40.
  • the holder 40 has a horizontal portion mounted on the upper surface of the chassis 43 and two arms 52 protruding downward from the horizontal portion, and the horizontal portion is provided with openings 50, 51 and the like.
  • the arm 52 has a function of locking the holder 40 to the chassis 43, and a function as a thrust bearing between the first reduction gear 45 and the chassis 43.
  • the locking claw 53, and Holes 54 are provided for the latter bearing function.
  • the two arms 52 are aligned on the axis of the support shaft 42, and the arms 52a are on the right side of the chassis 43.
  • the arm 52b is provided at a position close to the outer surface of the wall surface portion and close to the outer surface of the left wall surface portion.
  • the above-described insertion holes 66a and 66b of the chassis 43 are holes for inserting the arms 52a and 52b, respectively, and their positions and shapes are designed corresponding to the positions and shapes of the arms 52 on the horizontal plane.
  • FIG. 3 shows a cross section including the arm 52 with the holder 40 attached to the chassis 43.
  • the locking hole 65 of the chassis 43 is provided so as to correspond to the locking claw 53, and when the holder 40 is mounted on the chassis 43, the arm 52 is inserted along the outer side surface of the wall surface portion of the chassis 43 and the wall surface portion is inserted.
  • the locking claws 53 provided facing each other fit into the locking holes 65. As a result, the holder 40 is locked to the chassis 43.
  • the hole 54 is formed so as to come to the position of the support shaft 42 when the holder 40 is attached to the chassis 43. That is, the holes 54 of the arms 52a and 52b face the bearing holes 61a and 61b of the chassis 43, respectively.
  • the spindle 42 is passed through the hole 54 and the bearing hole 61 after the holder 40 is attached to the chassis 43. Then, the first reduction gear 45 is attached to the support shaft 42.
  • the arm 52 is located between the chassis 43 and the first reduction gear 45.
  • the edge of the hole 54 on the first reduction gear 45 side is convex toward the first reduction gear 45, and the convex portion receives the first reduction gear 45 approaching the chassis 43 side, thereby To reduce friction and limit the axial movement of the first reduction gear 45, thereby ensuring smooth rotation of the first reduction gear 45.
  • the hole provided in the center axis of the wheel 41 is a through hole, and the support shaft 42 penetrates both wheels 41.
  • both ends of the support shaft 42 reach the inner surface of the side wall of the cover 30, and the cover 30 limits the movement in the axial direction.
  • a recess serving as the bearing hole 72 may be provided at a position corresponding to both ends of the support shaft 42 on the inner wall surface of the cover 30, and the support shaft 42 may have a length that fits into the recess.
  • the support shaft 42 is supported on both sides of the wheel 41 and the gear mechanism corresponding to the wheel 41 by the bearing hole 61 of the chassis 43 and the bearing hole 72 of the cover 30, and the bending and vibration of the support shaft 42 are suppressed.
  • the wheels 41 and the gear mechanism are kept at a constant position, and the traveling control is stabilized.
  • the opening 50 of the holder 40 is provided at a position overlapping the opening 60 of the chassis 43 when the holder 40 is mounted on the chassis 43.
  • the opening 60 is provided on the lattice disk 44e, and the light transmitting/receiving element 70 is arranged in a hole formed by the opening 50 and the opening 60.
  • the end of the FPC to which the light transmitting/receiving element 70 is attached is pulled out from the lower side of the holder 40 to the upper side through the opening 51, and the light transmitting/receiving element 70 is inserted from above the opening 50.
  • FIG. 5 shows the attached light transmitting/receiving element 70.
  • the light transmitting/receiving element 70a inserted in the openings 50a and 60a has a lattice disc of the first stage gear 44a between the light transmitting portion and the light receiving portion. It is arranged so that the slit of 44e passes through. Similarly, the slits of the lattice disc 44e of the first stage gear 44b pass between the light transmitting portion and the light receiving portion of the light transmitting/receiving element 70b inserted in the openings 50b, 60b.
  • the lattice disc 44e is integral with the first stage gear 44, and when the first stage gear 44 attached to the motor 25 rotates, the lattice disc 44e also rotates.
  • the rotary encoder 26 can output a periodic signal from the light transmitting/receiving element 70 in response to the rotation of the lattice disk 44e, and detect the rotation speed of the motor 25 based on the signal.
  • the output signals of the left and right rotary encoders 26 are input to the processor 11 or the processor 21, and the processor 11 or the processor 21 controls the rotations of the two motors 25a and 25b based on the outputs of the two rotary encoders. Feedback control. As a result, it is possible to improve the accuracy of the control of the traveling direction of the traveling device 20, and particularly the straight traveling accuracy is improved.
  • the shaft to be measured of the rotary encoder 26 is the output shaft 25s of the motor 25, and the lattice disk 44e is integrally formed with the first stage gear 44 attached to the output shaft 25s. It may be configured to measure.
  • the support shaft 42 rotatably supports the wheel 41, the first reduction gear 45, and the third reduction gear 47, at least the cross section of the portion supporting them is circular. Therefore, in the present embodiment, the support shaft 42 is a cylindrical rod having a uniform diameter as a whole. However, the cross-sectional shape can be different between the portion supporting the wheels 41 and the like and the other portions.
  • the traveling device 20 operates by receiving the control signal from the device control device 10 provided separately from the traveling device 20
  • the operation control of the traveling device 20 is in another form.
  • the traveling device 20 may take on the function of the device control apparatus 10 in the above-described embodiment.
  • the controller 17 is connected to the traveling device 20 with a cable
  • the user operates the controller 17, and the processor 21 controls the operation of the motor 25 and the like according to the operation.
  • the traveling device 20 may operate autonomously by a program executed by the processor 21 without being operated by the user.
  • the program may control the operation of the traveling device 20 according to the output of the sensor mounted on the traveling device 20, and therefore the traveling device 20 is equipped with a sensor other than the camera 24 and the rotary encoder 26 described above. Good.

Abstract

走行デバイスの走行方向の制御の高精度化を可能とする。走行デバイス（２０）は、平行に配置された車輪（４１ａ）、車輪（４１ｂ）、車輪（４１ａ）を駆動するモータ（２５ａ）、車輪（４１ｂ）を駆動するモータ（２５ｂ）、モータ（２５ａ）の駆動力を車輪（４１ａ）へ伝達する動力伝達機構（初段ギヤ（４４ａ）、第１減速ギヤ（４５ａ）、第２減速ギヤ（４６ａ）、第３減速ギヤ（４７ａ））及びモータ（２５ｂ）の駆動力を車輪（４１ｂ）へ伝達する動力伝達機構（初段ギヤ（４４ｂ）、第１減速ギヤ（４５ｂ）、第２減速ギヤ（４６ｂ）、第３減速ギヤ（４７ｂ））を有する。さらに、走行デバイス（２０）は、２つの車輪（４１ａ，４１ｂ）が共通に取り付けられ各車輪（４１）を当該軸に対して回転可能に支持する支軸（４２）を備える。

Description

走行デバイス
　本発明は平行に配置された２つの車輪を有する走行デバイスに関する。
　平行に配置された２つの車輪を備えた平行二輪機構を用いた走行デバイスにおいて、両車輪を別々のモータで駆動する構造が知られている。当該走行装置は両車輪を同じ速度で回転させることにより、直進走行が可能であり、また、両車輪を異なる速度で回転させることにより旋回走行が可能である。
　従来の走行玩具には、車輪ごとに当該車輪、モータ及び歯車機構を一体のモジュールに組み立て、２つの当該モジュールを並置して平行二輪の走行デバイスを構成したものがあった。
　２つの車輪に関し別々のモジュールとする従来の構成は、両車輪の回転中心軸を揃えにくい、つまり両車輪の車軸の同軸度が低くなり得るという問題があった。この同軸度の低下は例えば、２つのモジュールの配置精度の影響で生じ得る。また板金にピンを立てて車輪の軸とする場合、ピンを板金に垂直にすることは必ずしも容易ではなく、これによっても同軸度が低下し得る。そして、同軸度の低下は例えば、直進精度の低下などを生じ玩具の意図通りの制御を難しくするといった問題を生じる。
　本発明は上記課題を鑑みてみてなされたものであり、その目的は、走行デバイスの走行方向の制御の高精度化を可能とし、特に直進精度の向上を可能とする技術を提供することにある。
　本発明に係る走行デバイスは、平行に配置された第１の車輪及び第２の車輪を有する走行デバイスであって、前記第１の車輪を駆動する第１のモータと、前記第２の車輪を駆動する第２のモータと、前記第１のモータの駆動力を前記第１の車輪へ伝達する第１の動力伝達機構と、前記第２のモータの駆動力を前記第２の車輪へ伝達する第２の動力伝達機構と、前記第１の車輪及び前記第２の車輪が共通に取り付けられ当該各車輪を当該軸に対して回転可能に支持する支軸と、を備える。
　本発明の一態様では、前記第１のモータ及び前記第２のモータは、前記第１の車輪と前記第２の車輪との間に、当該２つの車輪が並ぶ方向とは直交する方向に並んで配置され、前記支軸は、前記第１のモータと前記第２のモータとの間隙に配置され、前記第１のモータ及び前記第１の動力伝達機構と前記第２のモータ及び前記第２の動力伝達機構とは回転対称の構造である。
　また、本発明の一態様では、さらに、前記第１のモータ及び前記第２のモータが固定されるマウント部と前記支軸の軸受け部とが一体をなすシャーシを備える。
　この態様において、前記シャーシは、前記車輪の回転面に平行で前記第１のモータ及び前記第２のモータを挟んで対向配置された一対の壁面部を有し、前記各壁面部には、前記軸受け部として前記支軸を通す孔が設けられる構成とすることができる。
　本発明のさらなる一態様では、さらに、前記第１の車輪に対応して設けられた第１のロータリエンコーダと、前記第２の車輪に対応して設けられた第２のロータリエンコーダと、前記第１のロータリエンコーダ及び第２のロータリエンコーダの出力に基づいて前記第１のモータ及び前記第２のモータをそれぞれフィードバック制御する制御回路と、を備える。
　この態様において、前記動力伝達機構は、前記モータの出力軸に取り付けられた初段ギヤを含む歯車機構であり、前記初段ギヤは、前記ロータリエンコーダの格子円盤と一体である構成とすることができる。
　本発明の他の一態様では、前記動力伝達機構は、前記モータの出力軸に取り付けられた初段ギヤと当該初段ギヤの回転を順次伝達する複数の変速ギヤとからなる歯車機構であり、前記複数の変速ギヤは、大径のギヤ部と小径のギヤ部とを有するダブルギヤであって互いに同一である。
　この態様において、前記歯車機構は、回転を順次伝達する第１乃至第３の前記変速ギヤを含み、前記第１及び第３の変速ギヤは、前記支軸に回転可能に取り付けられ、当該支軸を回転中心軸として共用する構成することができる。
　また、最終段の前記変速ギヤは、前記支軸に回転可能に取り付けられ、前記車輪は、最終段の前記変速ギヤの出力側の前記ギヤ部と嵌め合う歯状の溝を有する構成とすることができる。
本発明の実施形態にかかる玩具システムの一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかる玩具システムの主として制御系の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態にかかる走行デバイスの模式的な垂直断面図である。 本発明の実施形態にかかる走行デバイスに設けられる動力部の模式的な斜視図である。 動力部の主要部からシャーシを取り除いた模式的な斜視図である。 シャーシを取り除いた状態にて動力部の主要部を下から見た模式的な平面図である。 動力部の主要部の概略の分解斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
　図１は本発明の実施形態にかかる玩具システム２の一例を示す斜視図であり、当該玩具システムは本発明に係る走行デバイスを構成要素として含む。本発明にかかる玩具システムは、デバイス制御装置１０と、走行デバイス２０ａ，２０ｂと、コントローラ１７と、カートリッジ１８とを含む。走行デバイス２０（２０ａ，２０ｂ）は、２つの車輪が別々のモータで駆動される平行二輪機構を備え、直進走行や旋回走行を行う。
　デバイス制御装置１０は無線を介して走行デバイス２０を制御する。コントローラ１７はユーザによる操作を取得する入力装置であり、ケーブルによりデバイス制御装置１０に接続されている。
　図２は玩具システム２の主として制御系の概略の構成を示すブロック図である。デバイス制御装置１０は、プロセッサ１１、記憶部１２、通信部１３及び入出力部１４を含む。走行デバイス２０は、プロセッサ２１、記憶部２２、通信部２３、カメラ２４、モータ２５及びロータリエンコーダ２６を含む。なお、デバイス制御装置１０は制御のための専用の装置であってもよいし、汎用的なコンピュータ（スマートフォンやタブレット端末を含む。）であってもよい。
　プロセッサ１１は、記憶部１２に格納されているプログラムに従って動作し、通信部１３、入出力部１４などを制御する。プロセッサ２１は、記憶部２２に格納されているプログラムに従って動作し、カメラ２４、ロータリエンコーダ２６などから入力される情報を演算処理したり、通信部２３、カメラ２４、モータ２５などを制御したりする。上記プログラムは、図１に示すカートリッジ１８内のフラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるが、インターネット等のネットワークを介して提供されてもよい。
　記憶部１２は、デバイス制御装置１０に内蔵されるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）及びフラッシュメモリと、カートリッジ１８内のフラッシュメモリ等によって構成されている。記憶部２２はＤＲＡＭ及びフラッシュメモリ等によって構成されている。記憶部１２，２２は上記プログラムを格納する。また、記憶部１２，２２はプロセッサ１１，２１や通信部１３，２３等から入力される情報や演算結果を格納する。
　通信部１３，２３は他の機器と通信するための集積回路やアンテナなどにより構成されている。通信部１３，２３は、例えばBluetooth(登録商標)プロトコルに従って互いに通信する機能を有する。通信部１３，２３は、プロセッサ１１，２１の制御に基づいて、他の装置から受信した情報をプロセッサ１１，２１や記憶部１２，２２に入力し、他の装置に情報を送信する。なお、通信部１３はＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して他の装置と通信する機能を有してもよい。
　入出力部１４は、コントローラ１７などの入力デバイスからの情報を取得する回路と、音声出力デバイスや画像表示デバイスなどの出力デバイスを制御する回路とを含む。入出力部１４は、入力デバイスから入力信号を取得し、その入力信号が変換された情報をプロセッサ１１や記憶部１２に入力する。また入出力部１４は、プロセッサ１１などの制御に基づいて、音声をスピーカに出力させ、画像を表示デバイスに出力させる。
　モータ２５は、プロセッサ２１により回転方向、回転量及び回転速度が制御される、いわゆるサーボモータである。モータ２５は車輪ごとに設けられる。つまり、走行デバイス２０は２つのモータ２５を備え、既に述べたように、平行二輪機構を構成する２つの車輪は別々のモータ２５で駆動される。
　カメラ２４は、走行デバイス２０の下方を撮影するように配置され、走行デバイス２０が置かれているシートなどに印刷されたパターンを撮影する。本実施形態では、そのシートなどには赤外線の波長領域で認識されるパターンが印刷されている。具体的には、シートなどの上には、所定の大きさ（例えば０．２ｍｍ角）の単位パターンがマトリクス状に並んでおり、単位パターンのそれぞれには、そのパターンが配置される位置の座標が符号化されている。走行デバイス２０及びデバイス制御装置１０は、カメラ２４により撮影された画像に含まれるパターンを復号し、走行デバイス２０の位置や向きを取得する。
　ロータリエンコーダ２６はモータ２５の回転角度・回転量を測定するために設けられており、本実施形態では光学式であり、測定対象軸に取り付けられた格子円盤と、光を出射し格子円盤のスリットを通過する光を検知する送受光素子とを含む。モータ２５が車輪ごとに設けられることに対応して、ロータリエンコーダ２６も車輪ごとに設けられる。なお、本実施形態では、走行デバイス２０の小型化を図るため、ロータリエンコーダ２６は回転方向を検出する機能を省略した構造としているが、当該機能を有するものを用いてもよい。また、ロータリエンコーダ２６は磁気式など他の方式のものであってもよく、また、ロータリエンコーダ２６に代えて、他の回転角センサを用いることもできる。走行デバイス２０及びデバイス制御装置１０は、２つのロータリエンコーダ２６の出力に基づいて、２つのモータ２５をそれぞれフィードバック制御する。例えば、プロセッサ１１，２１が当該制御を行う制御回路として機能する。
　図３は走行デバイス２０の模式的な垂直断面図であり、平行配置された２つの車輪の中心を通る平面での断面を示している。走行デバイス２０は、カバー３０内に動力部３２、回路基板３４、バッテリ３６などを収納している。動力部３２はカバー３０内の下部空間に収納され、例えば、カバー３０にネジ止めなどにより固定される。また、回路基板３４は動力部３２の上に配置され、バッテリ３６はカバー３０の上部空間に収納される。なお、カバー３０の下部空間には動力部３２及び回路基板３４の他に、カメラ２４などの部品も収納されるが図３には現れていない。
　回路基板３４は例えば、リジッドプリント基板及びそれに取り付けられた電子部品などからなり、図２に示すプロセッサ２１、記憶部２２、通信部２３などが回路基板３４に設けられる。
　バッテリ３６は回路基板３４やモータ２５等に電力を供給する。
　動力部３２は、モータ２５により駆動される平行二輪機構を含み、走行デバイス２０が置かれたシートなどの面上にて走行デバイス２０を移動させる駆動力を発生する。図４は動力部３２の模式的な斜視図である。動力部３２はホルダ４０と組み合わせて構成されており、図４では動力部３２を、モータ２５やシャーシ４３を含む主要部と、ホルダ４０とに分解して図示している。図５は動力部３２の主要部からシャーシ４３を取り除いた模式的な斜視図であり、図６はシャーシ４３を取り除いた状態にて主要部を下から見た模式的な平面図である。また、図７は動力部３２の主要部の概略の分解斜視図である。
　動力部３２の主要部は、モータ２５（２５ａ，２５ｂ）、車輪４１（４１ａ，４１ｂ）、支軸４２、シャーシ４３、初段ギヤ４４（４４ａ，４４ｂ）、第１減速ギヤ４５（４５ａ，４５ｂ）、第２減速ギヤ４６（４６ａ，４６ｂ）、第３減速ギヤ４７（４７ａ，４７ｂ）を含む。
　ここで、車輪４１は平行二輪機構を構成する２つの車輪４１ａ，４１ｂからなり、それらは、２つのモータ２５が搭載されたシャーシ４３を間に挟んで配置される。便宜的に車輪４１ａが配置される側を動力部３２（又は走行デバイス２０）の右側、車輪４１ｂが配置される側を左側とすると、左右一対に設けられる構成要素について互いの区別を明確にする場合には、右側に位置するものに“ａ”を付し、左側に位置するものに“ｂ”を付す。
　また、以下の説明では走行デバイス２０の水平方向及び垂直方向を、走行デバイス２０が水平面の上を走行する際の姿勢において定義する。
　２つのモータ２５はそれぞれ片軸モータであり、モータ２５ａは出力軸２５ｓを右側に向けてシャーシ４３に固定され、車輪４１ａを駆動し、一方、モータ２５ｂは出力軸２５ｓを左側に向けてシャーシ４３に固定され、車輪４１ｂを駆動する。
　動力部３２は、車輪４１ごとに設けられモータ２５の駆動力を当該車輪へ伝達する動力伝達機構を有する。本実施形態では動力伝達機構として歯車機構を有し、車輪４１ａに対応する歯車機構は、初段ギヤ４４ａ、第１減速ギヤ４５ａ、第２減速ギヤ４６ａ、第３減速ギヤ４７ａを含んで構成され、同様に、車輪４１ｂに対応する歯車機構は、初段ギヤ４４ｂ、第１減速ギヤ４５ｂ、第２減速ギヤ４６ｂ、第３減速ギヤ４７ｂを含んで構成される。なお、初段ギヤ４４はロータリエンコーダ２６の格子円盤４４ｅと一体に形成されている。
　車輪４１の回転軸は水平である。つまり、車輪４１は縦に回転する。ちなみに、車輪４１の周の一部はカバー３０の下面に設けられたスロットからカバー３０の外に突き出しており、これにより車輪４１は走行面に接することができ、走行デバイス２０を移動させる。
　車輪４１は支軸４２に取り付けられる。支軸４２は２つの車輪が共通に取り付けられた軸であって、各車輪４１を当該軸に対して回転可能に支持する。つまり、車輪４１と支軸４２との間は固定されておらず、支軸４２は車輪４１に動力を伝達する機能は有していない。ちなみに、モータ２５から車輪４１への動力伝達は上述のように歯車機構を介して行われる。
　支軸４２は車輪４１の中心に設けられた孔に挿入され車輪４１を支持する。支軸４２は剛性が高い直線の棒であり、２つの車輪４１の回転軸を共通にする機能を有する。つまり、支軸４２により車輪４１ａの回転軸と車輪４１ｂの回転軸とが一直線となる。これにより、走行デバイス２０の走行方向の制御の高精度化が可能となり、特に直進精度が向上する。支軸４２は例えば、鋼材などのヤング率が高い金属で作られる。
　モータ２５ａ，２５ｂは２つの車輪４１の間に、当該２つの車輪４１が並ぶ方向とは直交する方向に並んで配置される。例えば、本実施形態では、車輪４１が並ぶ方向を走行デバイス２０の左右方向とすると、モータ２５は前後方向に並ぶ。そして、支軸４２はモータ２５ａとモータ２５ｂとの間隙に配置される。つまり、支軸４２は２つのモータ２５の間を通って、右側の車輪４１ａと左側の車輪４１ｂとの間に架け渡される。
　このモータ２５の配置では、モータ２５の出力軸２５ｓは車輪４１の回転軸からずれて位置し、この出力軸２５ｓと車輪４１の回転軸との間の動力伝達は歯車機構により行われる。本実施形態では、図６に示されるように、車輪４１ａに対応するモータ２５ａ及び動力伝達機構と、車輪４１ｂに対応するモータ２５ｂ及び動力伝達機構とは回転対称の構造である。具体的には、支軸４２の中心軸上の或る一点を中心とした水平面内での１８０°の回転に対して対称性を有する。
　当該対称構造において、動力伝達機構である歯車機構も対称の構造であり、例えば、左右の初段ギヤ４４ａ，４４ｂは同じ構造であり、同様に第１減速ギヤ４５、第２減速ギヤ４６、第３減速ギヤ４７の構造も左右で同じである。そして、各ギヤ４４～４７の配置も左右で対称であり、初段ギヤ４４、第１減速ギヤ４５、第２減速ギヤ４６、第３減速ギヤ４７の順に回転が伝達される。
　ここで、歯車機構の具体的な構造について説明する。第１減速ギヤ４５、第２減速ギヤ４６、第３減速ギヤ４７はそれぞれ、大径のギヤ部と小径のギヤ部とを有するダブルギヤである。本実施形態ではモータ２５から車輪４１へ順次、回転速度を下げる変速を行うので、各ダブルギヤにて大径のギヤ部が入力側のギヤとなり、小径のギヤ部が出力側のギヤとなる。
　例えば、右側の歯車機構において、初段ギヤ４４ａはモータ２５の出力軸２５ｓに取り付けられ、第１減速ギヤ４５ａ及び第３減速ギヤ４７ａは支軸４２に回転可能に取り付けられ、第２減速ギヤ４６はシャーシ４３に固定されたピン６４に回転可能に取り付けられる。そして、初段ギヤ４４ａは第１減速ギヤ４５ａの大径のギヤ部と噛み合い、第１減速ギヤ４５ａの小径のギヤ部は第２減速ギヤ４６ａの大径のギヤ部と噛み合い、第２減速ギヤ４６ａの小径のギヤ部は第３減速ギヤ４７ａの大径のギヤ部と噛み合う。
　車輪４１ａは第３減速ギヤ４７ａと一体に回転する。具体的には、車輪４１ａはギヤソケット部４１ｇを有する。ギヤソケット部４１ｇは車輪４１の中心に設けられた孔であり図７にて車輪４１ｂに表されている。ギヤソケット部４１ｇの側面には第３減速ギヤ４７の歯と嵌め合う構造の溝が設けられている。車輪４１ａのギヤソケット部４１ｇに最終段の変速ギヤである第３減速ギヤ４７ａの出力側のギヤ部が嵌ることで、車輪４１ａは第３減速ギヤ４７ａと一体に回転する。
　以上、右側の車輪４１ａに対応する歯車機構の構造を説明したが、左側の車輪４１ｂに対応する初段ギヤ４４ｂ、第１減速ギヤ４５ｂ、第２減速ギヤ４６ｂ、第３減速ギヤ４７ｂを含んで構成される歯車機構の構造も同一で、右側と回転対称に構成される。このように左右の歯車機構を対称な構成とすることで、歯車機構の部品を左右共通に製造することができ、左右の歯車機構の挙動を揃えやすい。つまり、左右の歯車機構の動作精度の共通化が図られ、これにより、走行デバイス２０の走行方向の制御の一層の高精度化が可能となる。
　また、ギヤを取り付ける軸の位置精度は歯車機構の動作精度に影響し得るが、本実施形態では、第１減速ギヤ４５ａ，４５ｂと第２減速ギヤ４６ａ，４６ｂとが支軸４２に共通に取り付けられることで、当該影響による動作精度の低下を減らすことができる。
　また、最終段の減速ギヤと車輪４１とを一体に回転させるという点だけからは最終段のギヤをダブルギヤとする必要はない。しかし、上述のように最終段の第３減速ギヤ４７をダブルギヤとして、その出力側のギヤ部を車輪４１に嵌め込んで車輪４１との回転止めとして用いる構造では、第１減速ギヤ４５及び第２減速ギヤ４６だけでなく、第３減速ギヤ４７もダブルギヤとすることができる。その結果、第１減速ギヤ４５、第２減速ギヤ４６、第３減速ギヤ４７を互いに同じギヤとすることが可能となる。つまり、左右の歯車機構を対称とする場合、全ての減速ギヤを共通の部品として製造することができ、例えば、ギヤを製造する金型が減ることなどによりギヤの製造コストを低減できる。
　シャーシ４３は２つのモータ２５が固定されるマウント部と支軸４２の軸受け部とを一体に構成する。例えば、シャーシ４３は一枚の板金から形成することができ、当該板金を折り曲げ、また孔開けをして作ることができる。車輪４１ａ，４１ｂを駆動するモータ２５ａ，２５ｂを別々に走行デバイス２０に取り付けると、それらの相対的な位置関係の精度確保が難しくなり、ひいては左右両輪の回転の仕方にも影響し得る。この点、剛性を有する１つのシャーシ４３によって、２つのモータ２５の位置関係を定め、さらに支軸４２の向きとモータ２５との位置関係を定めることで、複数の走行デバイス２０間での組み立てのばらつきを抑制でき、走行方向の制御の高精度化に資する。
　本実施形態におけるシャーシ４３の構造を説明する。シャーシ４３は、車輪４１の回転面に平行で２つのモータ２５を挟んで対向配置された一対の壁面部と、モータ２５の下に位置し両壁面部の間をつなぐ水平な底面部と、各壁面部の上端から外側、つまり車輪４１側に向けて水平に延在された上面部とを有する。
　シャーシ４３の各壁面部には図７に示すように、軸受け部として軸受け孔６１が設けられる。支軸４２は、車輪４１ａ側の壁面部に設けられた軸受け孔６１ａと車輪４１ｂ側の壁面部に設けられた軸受け孔６１ｂとに通される。なお、支軸４２はその軸周りに回転する必要はなく、基本的には軸受け孔６１は支軸４２を通しさえすればよいので、軸受け孔６１と支軸４２との間の隙間は小さくすることができる。これにより、支軸４２の向きの変動幅を小さくすることができる。また、支軸４２の向きが変動しても、当該支軸４２に共通に取り付けられた車輪４１ａ，４１ｂの回転軸の向きは共通に変化すること、及び歯車機構を回転対称に構成していることから、車輪４１の回転の仕方に対する影響は車輪４１ａと車輪４１ｂとで基本的に同じとなる。これらの点も直進精度の向上に寄与する。
　シャーシ４３の壁面部に設けられたモータ孔６２はモータ２５の出力軸２５ｓ側の面が嵌る形状を有し、モータ２５は出力軸２５ｓをモータ孔６２から突き出してシャーシ４３に固定される。つまり、モータ２５ａの出力軸２５ｓはモータ孔６２ａから右側に突き出し、これに初段ギヤ４４ａが取り付けられる。また、モータ２５ｂの出力軸２５ｓはモータ孔６２ｂから左側に突き出し、これに初段ギヤ４４ｂが取り付けられる。なお、壁面部に設けられた孔６３はモータ２５を取り付けるためのネジ穴である。
　また、壁面部にはピン６４が当該壁面部に対して垂直に立設される。例えば、ピン６４は、その根本を壁面部に設けた孔に挿入し、反対側に突き出た端部をかしめて固定される。図７にはこのようにして形成されたピン固定端６４ｈが示されている。
　また図７に表されている係止孔６５、挿入孔６６は、シャーシ４３にホルダ４０を組み付けるために設けられている。図示を省略しているが、シャーシ４３に取り付けられたモータ２５の上にはフレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuits：ＦＰＣ）が配置される。当該ＦＰＣにはモータ２５に電力を供給する配線などが形成され、また、ロータリエンコーダ２６の送受光素子７０が取り付けられる。なお、ＦＰＣは回路基板３４に接続される。ホルダ４０は当該ＦＰＣを上から押さえて、その動きを制限する機能を有する。
　図４にはホルダ４０の斜視図が示されている。ホルダ４０はシャーシ４３の上面部に載置される水平部と当該水平部から下に突き出した２つのアーム５２とを有し、また水平部には開口部５０，５１などが設けられている。
　アーム５２はホルダ４０をシャーシ４３に係止する機能と、第１減速ギヤ４５とシャーシ４３との間のスラスト軸受けとしての機能を有し、前者の係止機能のために係止爪５３、また後者の軸受け機能のために孔５４を具えている。また、これらの機能を果たすために、ホルダ４０をシャーシ４３に装着した状態での水平面内における位置に関して、２つのアーム５２は支軸４２の軸線上に並び、かつアーム５２ａがシャーシ４３の右側の壁面部の外側面に近接し、アーム５２ｂが左側の壁面部の外側面に近接する位置に設けられる。
　上述したシャーシ４３の挿入孔６６ａ，６６ｂはそれぞれアーム５２ａ，５２ｂを挿入するための孔であり、その位置、形状は水平面でのアーム５２の位置、形状に対応して設計される。
　図３にはホルダ４０をシャーシ４３に装着した状態でのアーム５２を含む断面が表されている。シャーシ４３の係止孔６５は係止爪５３に対応して設けられており、ホルダ４０をシャーシ４３に装着すると、シャーシ４３の壁面部の外側面に沿ってアーム５２が挿入され、壁面部に対向して設けられた係止爪５３が係止孔６５に嵌る。これによりホルダ４０がシャーシ４３に係止される。
　孔５４は、ホルダ４０をシャーシ４３に装着した状態にて、支軸４２の位置に来るように形成されている。つまり、アーム５２ａ，５２ｂの孔５４はそれぞれシャーシ４３の軸受け孔６１ａ，６１ｂに対向する。なお、支軸４２は、ホルダ４０をシャーシ４３に取り付けた後に、孔５４及び軸受け孔６１に通される。そして、この支軸４２に第１減速ギヤ４５が取り付けられる。アーム５２はシャーシ４３と第１減速ギヤ４５との間に位置する。孔５４の第１減速ギヤ４５側の縁は第１減速ギヤ４５に向けて凸であり、この凸部でシャーシ４３側に接近する第１減速ギヤ４５を受け止めることで、第１減速ギヤ４５との接触面積を少なくして摩擦を減らし、かつ第１減速ギヤ４５の軸方向の動きを制限し、これにより第１減速ギヤ４５の円滑な回転を確保する。
　なお、図３に示すように、本実施形態では車輪４１の中心軸に設けられる孔は貫通孔であり、支軸４２は両車輪４１を貫く。例えば、支軸４２は、その両端がカバー３０の側壁内面に達する長さとされ、カバー３０により軸方向の動きを制限される。また、例えば、カバー３０の内壁面にて支軸４２の両端に対応する位置に軸受け孔７２となる凹部を設け、支軸４２を当該凹部に嵌る長さとすることができる。これにより、支軸４２は車輪４１及び当該車輪４１に対応する歯車機構の両側を、シャーシ４３の軸受け孔６１とカバー３０の軸受け孔７２とで支えられ、支軸４２の撓みや振動が抑制され、ひいては車輪４１や歯車機構が一定の位置に保たれ、走行制御が安定する。
　図４から理解されるように、ホルダ４０の開口部５０は、ホルダ４０をシャーシ４３に装着した状態にてシャーシ４３の開口部６０と重なる位置に設けられている。開口部６０は格子円盤４４ｅの上に設けられており、開口部５０と開口部６０とからなる孔に送受光素子７０が配置される。具体的には、送受光素子７０が取り付けられたＦＰＣの端部を、開口部５１を通してホルダ４０の下側から上側に引き出し、開口部５０の上から送受光素子７０を挿入する。図５には、取り付けられた送受光素子７０が示されており、開口部５０ａ，６０ａに挿入された送受光素子７０ａは、その送光部と受光部との間を初段ギヤ４４ａの格子円盤４４ｅのスリットが通過するように配置される。同様に、開口部５０ｂ，６０ｂに挿入された送受光素子７０ｂの送光部と受光部との間を初段ギヤ４４ｂの格子円盤４４ｅのスリットが通過する。上述したように格子円盤４４ｅは初段ギヤ４４と一体であり、モータ２５に取り付けられた初段ギヤ４４が回転すると格子円盤４４ｅも回転する。ロータリエンコーダ２６は、格子円盤４４ｅの回転に応じて送受光素子７０から周期信号を出力し、当該信号に基づいてモータ２５の回転速度を検出することができる。
　既に述べたように、左右のロータリエンコーダ２６の出力信号はプロセッサ１１又はプロセッサ２１に入力され、プロセッサ１１又はプロセッサ２１は、２つのロータリエンコーダの出力に基づいて２つのモータ２５ａ，２５ｂそれぞれの回転をフィードバック制御する。これにより、走行デバイス２０の走行方向の制御の高精度化が可能となり、特に直進精度が向上する。
　なお、本実施形態ではロータリエンコーダ２６の測定対象軸をモータ２５の出力軸２５ｓとして、これに取り付けられる初段ギヤ４４に格子円盤４４ｅを一体形成した構成を説明したが、減速ギヤや車輪の回転を測定する構成としてもよい。
　また、支軸４２は車輪４１、第１減速ギヤ４５、第３減速ギヤ４７を回転可能に支持するために、それらを支持する部分は少なくとも断面が円形とされる。よって、本実施形態では、支軸４２は全体が均一の直径の円柱形状の棒としている。しかし、車輪４１等を支持する部分とそれ以外とで断面形状は異ならせることができる。
　上述の実施形態では、走行デバイス２０が、それとは別体に設けられたデバイス制御装置１０から制御信号を受信して動作する例を示したが、走行デバイス２０の動作制御は他の形態であってもよい。例えば、上述の実施形態におけるデバイス制御装置１０の機能を走行デバイス２０が担ってもよい。この場合、例えば、走行デバイス２０にケーブルでコントローラ１７が接続され、ユーザがコントローラ１７を操作し、当該操作に応じてプロセッサ２１がモータ２５の動作等を制御する。また、走行デバイス２０はユーザの操作を受けずに、プロセッサ２１で実行されるプログラムによって自律的に動作するものであってもよい。そのプログラムは走行デバイス２０に搭載したセンサの出力に応じて走行デバイス２０の動作を制御するものであってよく、そのために走行デバイス２０は上述したカメラ２４やロータリエンコーダ２６以外のセンサを搭載してもよい。

Claims (9)

  1. 　平行に配置された第１の車輪及び第２の車輪を有する走行デバイスであって、
    　前記第１の車輪を駆動する第１のモータと、
    　前記第２の車輪を駆動する第２のモータと、
    　前記第１のモータの駆動力を前記第１の車輪へ伝達する第１の動力伝達機構と、
    　前記第２のモータの駆動力を前記第２の車輪へ伝達する第２の動力伝達機構と、
    　前記第１の車輪及び前記第２の車輪が共通に取り付けられ当該各車輪を当該軸に対して回転可能に支持する支軸と、
    　を備えたことを特徴とする走行デバイス。
  2. 　請求項１に記載の走行デバイスにおいて、
    　前記第１のモータ及び前記第２のモータは、前記第１の車輪と前記第２の車輪との間に、当該２つの車輪が並ぶ方向とは直交する方向に並んで配置され、
    　前記支軸は、前記第１のモータと前記第２のモータとの間隙に配置され、
    　前記第１のモータ及び前記第１の動力伝達機構と前記第２のモータ及び前記第２の動力伝達機構とは回転対称の構造であること、
    　を特徴とする走行デバイス。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の走行デバイスにおいて、さらに、
    　前記第１のモータ及び前記第２のモータが固定されるマウント部と前記支軸の軸受け部とが一体をなすシャーシを備えたこと、を特徴とする走行デバイス。
  4. 　請求項３に記載の走行デバイスにおいて、
    　前記シャーシは、前記車輪の回転面に平行で前記第１のモータ及び前記第２のモータを挟んで対向配置された一対の壁面部を有し、
    　前記各壁面部には、前記軸受け部として前記支軸を通す孔が設けられること、
    　を特徴とする走行デバイス。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の走行デバイスにおいて、さらに、
    　前記第１の車輪に対応して設けられた第１のロータリエンコーダと、
    　前記第２の車輪に対応して設けられた第２のロータリエンコーダと、
    　前記第１のロータリエンコーダ及び第２のロータリエンコーダの出力に基づいて前記第１のモータ及び前記第２のモータをそれぞれフィードバック制御する制御回路と、
    　を備えたことを特徴とする走行デバイス。
  6. 　請求項５に記載の走行デバイスにおいて、
    　前記動力伝達機構は、前記モータの出力軸に取り付けられた初段ギヤを含む歯車機構であり、
    　前記初段ギヤは、前記ロータリエンコーダの格子円盤と一体であること、
    　を特徴とする走行デバイス。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の走行デバイスにおいて、
    　前記動力伝達機構は、前記モータの出力軸に取り付けられた初段ギヤと当該初段ギヤの回転を順次伝達する複数の変速ギヤとからなる歯車機構であり、
    　前記複数の変速ギヤは、大径のギヤ部と小径のギヤ部とを有するダブルギヤであって互いに同一であること、
    　を特徴とする走行デバイス。
  8. 　請求項７に記載の走行デバイスにおいて、
    　前記歯車機構は、回転を順次伝達する第１乃至第３の前記変速ギヤを含み、
    　前記第１及び第３の変速ギヤは、前記支軸に回転可能に取り付けられ、当該支軸を回転中心軸として共用すること、
    　を特徴とする走行デバイス。
  9. 　請求項７又は請求項８に記載の走行デバイスにおいて、
    　最終段の前記変速ギヤは、前記支軸に回転可能に取り付けられ、
    　前記車輪は、最終段の前記変速ギヤの出力側の前記ギヤ部と嵌め合う歯状の溝を有すること、
    　を特徴とする走行デバイス。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116979751A (zh) * 2023-08-03 2023-10-31 永州市顺合智能科技有限公司 一种马达及马达嵌入装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60138597U (ja) * 1984-02-28 1985-09-13 新正工業株式会社 遠隔操縦走行玩具
JPH0866564A (ja) * 1994-06-22 1996-03-12 Konami Co Ltd 移動体の遠隔制御装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030070632A (ko) * 2002-02-26 2003-09-02 임노헌 축구로봇

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60138597U (ja) * 1984-02-28 1985-09-13 新正工業株式会社 遠隔操縦走行玩具
JPH0866564A (ja) * 1994-06-22 1996-03-12 Konami Co Ltd 移動体の遠隔制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116979751A (zh) * 2023-08-03 2023-10-31 永州市顺合智能科技有限公司 一种马达及马达嵌入装置
CN116979751B (zh) * 2023-08-03 2024-04-16 永州市顺合智能科技有限公司 一种马达嵌入装置

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