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球体駆動式全方向移動装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P09A015353
掲載日 2010年3月19日
出願番号 特願2008-192590
公開番号 特開2010-030360
登録番号 特許第5305285号
出願日 平成20年7月25日(2008.7.25)
公開日 平成22年2月12日(2010.2.12)
登録日 平成25年7月5日(2013.7.5)
発明者
  • 宮本 弘之
  • 石田 秀一
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 球体駆動式全方向移動装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】製造コストの低減が図れ、床面の凹凸等の影響を受けにくく、走行時の安定性が高い球体駆動式全方向移動装置を提供する。
【解決手段】平面視して三角形の頂点位置に配置される同一形状の3つの駆動用球体11~13と、隣り合って配置される駆動用球体11と駆動用球体12、駆動用球体12と駆動用球体13、駆動用球体13と駆動用球体11を、同時に同一方向に回転駆動させる3つの駆動手段14~16とを有する。ここで、三角形は正三角形であるのが好ましい。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来、全方向移動装置(以下、単に移動装置ともいう)としては、比較的高速移動が可能で制御が容易な、Roller Wheel(オムニホイール)方式が多く用いられてきた。
この方式は、横滑りするフリーローラが外周部に複数配置されたオムニホイール(以下、単にホイールともいう)を使用するものである。
このように構成することで、ホイールが横滑りすることにより、移動装置の全方向の移動を可能としている(例えば、非特許文献1参照)。



しかし、各ホイールに設けられたフリーローラは、ホイールの幅方向に2列に、しかも交互に(ジグザグ状に)取付けられているため、ホイールの回転位置によっては、ホイールと床面との接触位置が変わるため、移動装置が曲線軌道を描こうとする場合や、走行面が均一でないときに、挙動が不安定となっていた。また、ホイールの外周部にフリーローラを設けているため、ホイールの軸心(車軸)方向に滑りを生じてしまい、並進運動及び回転運動において、安定性に欠けるなど様々な課題があった。
このため、床面の凹凸等の影響により、1つのホイールと床面の摩擦が極端に小さい場合は、走行の安定性が著しく損なわれる可能性があった。
従って、上記した方式では、床面の表面状態が均一であることが要求されるため、例えば、じゅうたん上の走行には適さず、使用場所が大幅に制限されていた。



一方、球体駆動方式は、まだ研究例が少ないが、構造を簡単にでき、いずれの方向への移動の際にも速度ムラを生じないなどの特徴がある。また、球体で駆動するため、例えば、じゅうたん上でも、安定した走行が可能である。
このような球体駆動方式を使用した移動装置としては、例えば、2つの駆動用球体にそれぞれ2つの駆動用モータが設けられたもの、また3つの駆動用球体にそれぞれ1つの駆動用モータが設けられたもの(例えば、非特許文献2参照)、更には4つの駆動用球体にそれぞれ2つの駆動用モータが設けられたもの(例えば、非特許文献3参照)がある。




【非特許文献1】藤沢正一郎、大久保慶治、師玉康成、山浦弘夫、「四輪独立駆動型全方向移動ロボットの運動学と走行特性」、日本機械学会論文集、1996年12月、第62巻、第604号、p.149-155

【非特許文献2】松本直樹、竹田滋、飯田慎二、伊東正篤、「3つの球を使った全方位移動機構の運動と制御」、日本機械学会論文集、1994年8月、第60巻、第576号、p.266-273

【非特許文献3】山田健介、宮本共生、臼井清一、「4個の球を用いた全方向移動機構に関する研究」、日本機械学会論文集、2005年8月、第71巻、第708号、p.127-132

産業上の利用分野


本発明は、狭い場所でも自由に移動できる球体駆動式全方向移動装置に係り、更に詳細には、例えば、家庭用ロボット、電動車椅子(福祉関係)、工業用搬送台車等に使用可能な球体駆動式全方向移動装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
平面視して三角形の頂点位置に配置される同一形状の3つの駆動用球体と、隣り合って配置される該駆動用球体を同時に同一方向に回転駆動させる3つの駆動手段とを有することを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。

【請求項2】
請求項1記載の球体駆動式全方向移動装置において、前記三角形は正三角形であることを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。

【請求項3】
請求項1及び2のいずれか1項に記載の球体駆動式全方向移動装置において、前記駆動手段は、前記隣り合って配置される駆動用球体の周面に同時に接触するロータと、該ロータを回転駆動する駆動用モータとを有することを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。

【請求項4】
請求項1及び2のいずれか1項に記載の球体駆動式全方向移動装置において、前記駆動手段は、前記隣り合って配置される駆動用球体の周面にそれぞれ接触するロータと、該2つのロータを連結する動力伝達用ベルトと、該2つのロータの一方を回転駆動する駆動用モータとを有することを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。

【請求項5】
請求項1~4のいずれか1項に記載の球体駆動式全方向移動装置において、前記各駆動用球体の横方向の位置決めに、該駆動用球体の回転中心と同一高さ位置で該駆動用球体の側面に接触し、該駆動用球体を上下方向に回転可能とする車輪型キャスターを用いることを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。

【請求項6】
請求項1~4のいずれか1項に記載の球体駆動式全方向移動装置において、前記各駆動用球体の横方向の位置決めに、該駆動用球体の周面に接触する全方向に回転可能なボール型キャスターを用いることを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。

【請求項7】
請求項5及び6のいずれか1項に記載の球体駆動式全方向移動装置において、前記各駆動用球体は、該各駆動用球体の配置位置に応じて開口部が形成された脱落防止用カバーを下部に備える台車に設けられ、前記各駆動用球体の下部を前記開口部からそれぞれ突出させると共に、該各駆動用球体の前記台車からの脱落を防止することを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。

【請求項8】
請求項7記載の球体駆動式全方向移動装置において、前記脱落防止用カバーの前記開口部の内側には、前記各駆動用球体の表面に接触する刷毛部材が設けられていることを特徴とする球体駆動式全方向移動装置。
産業区分
  • 自動車
  • その他運輸
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008192590thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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