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SPHERICAL BODY DRIVING TYPE OMNIDIRECTIONAL MOVING DEVICE meetings

Patent code P09A015353
Posted date Mar 19, 2010
Application number P2008-192590
Publication number P2010-030360A
Patent number P5305285
Date of filing Jul 25, 2008
Date of publication of application Feb 12, 2010
Date of registration Jul 5, 2013
Inventor
  • (In Japanese)宮本 弘之
  • (In Japanese)石田 秀一
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title SPHERICAL BODY DRIVING TYPE OMNIDIRECTIONAL MOVING DEVICE meetings
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spherical body driving type omnidirectional moving device allowing reduction of manufacturing cost with being hardly affected by unevenness, etc. of a floor surface and with high stability during traveling.

SOLUTION: This moving device has: three spherical bodies 11 to 13 for driving arranged at vertex positions of a triangle in plane view and having the same shape; and three driving means 14 to 16 for simultaneously rotating and driving the spherical body 11 and the spherical body 12, the spherical body 12 and the spherical body 13, and the spherical body 13 and the spherical body 11, which are arranged adjacently to each other, in the same direction. In this case, it is desirable that the triangle is an equilateral triangle.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
Industrial division
  • Automobile
  • Miscellaneous in the transportation category
  • Industrial robot
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2008192590thum.jpg
State of application right Right is in force
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