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全方向移動装置及びその姿勢制御方法

国内特許コード P200017110
整理番号 (S2017-0757-N0)
掲載日 2020年8月6日
出願番号 特願2019-519579
出願日 平成30年5月14日(2018.5.14)
国際出願番号 JP2018018611
国際公開番号 WO2018216530
国際出願日 平成30年5月14日(2018.5.14)
国際公開日 平成30年11月29日(2018.11.29)
優先権データ
  • 特願2017-104669 (2017.5.26) JP
発明者
  • 星野 祐
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 全方向移動装置及びその姿勢制御方法
発明の概要 全方向移動装置は、車台と、車体と、自在継手と、姿勢安定システムとを備えている。車台では、全方向へ移動可能なホイールが複数配設されている。車体は車台上に配設されている。自在継手は車台と車体とを連結し、この自在継手により車台に対して車体の姿勢が変化可能とされる。姿勢安定システムは、車体の姿勢の変化に応じた方向へ車台を移動させ、かつ、車体の姿勢を安定に維持する。
従来技術、競合技術の概要

日本国特許第3070015号公報には、全方向移動装置(全方向移動車両)が開示されている。この全方向移動装置では、フレームに単一の球体(回転体)が回転自在に装着されているので、フレームは静力学的に不安定である。そして、全方向移動装置では、球体を回転させて走行し、走行中のフレームの姿勢が安定に維持されるので、フレームは動力学的に安定化される。

産業上の利用分野

本発明は、全方向移動装置及びその姿勢制御方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
全方向へ移動可能なホイールが複数配設された車台と、
当該車台上に配設された車体と、
前記車台と前記車体とを連結し、前記車台に対して前記車体の姿勢が変化可能とされる自在継手と、
前記車体の姿勢が変化した方向へ前記車台を移動させ、かつ、前記車体の姿勢を安定に維持する姿勢安定システムと、
を備えた全方向移動装置。

【請求項2】
前記自在継手の対偶が2である請求項1に記載の全方向移動装置。

【請求項3】
前記自在継手は、
前記車台上部に支持され、前記車台の移動方向の1つを第1軸方向とする第1回転軸と、
前記車体下部に支持され、前記車台の移動方向の他の1つであって前記第1軸方向に交差する方向を第2軸方向とする第2回転軸と、
前記第1回転軸を中心として回転可能とされ、かつ、前記第2回転軸を中心として回転可能とされるスパイダと、
を含んで構成されている請求項2に記載の全方向移動装置。

【請求項4】
前記姿勢安定システムは、
前記車台に設けられたモータと、
前記車台に設けられ、前記モータの回転駆動力を減速して前記ホイールに伝達する減速機と、
前記車体に設けられ、前記モータに連結されて前記モータを駆動するサーボアンプと、
を有する駆動ユニットを備えている請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の全方向移動装置。

【請求項5】
前記ホイールは、オムニホイール及びメカナムホイールの少なくとも一方である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の全方向移動装置。

【請求項6】
前記姿勢安定システムは、
前記モータの回転角を取得する角度検出部と、
前記車体の姿勢角及び前記車体の角速度を取得する姿勢角度検出部と、
前記角度検出部により取得された前記回転角と、前記姿勢角度検出部により取得された前記姿勢角及び前記角速度とに基づいて、姿勢を安定に維持する前記車体の運動状態を演算し、この演算結果に基づいて前記サーボアンプを制御する演算処理部と、
を有する制御ユニットを備えている請求項4に記載の全方向移動装置。

【請求項7】
前記ホイールと前記車台との間に、前記ホイールから前記車台に伝達される振動を減少させる緩衝装置を更に備えている請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の全方向移動装置。

【請求項8】
前記車台の移動の際に前記車体の姿勢を変化可能とし、前記車台の移動を停止する際に前記車体の姿勢をロックするロック装置が、前記第1回転軸及び前記第2回転軸に装着されている請求項3に記載の全方向移動装置。

【請求項9】
請求項6に記載された前記全方向移動装置の前記姿勢安定システムを備え、当該姿勢安定システムに、
前記モータの回転角を取得するステップと、
前記車体の姿勢角及び前記車体の角速度を取得するステップと、
前記回転角、前記姿勢角及び前記角速度に基づいて、姿勢を安定に維持する前記車体の運動状態を演算するステップと、
この演算結果に基づいて前記サーボアンプを制御して姿勢を安定に維持させた状態において前記車台を移動させるステップと、
を実行させる全方向移動装置の姿勢制御方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 3D212BB27
  • 3D212BB42
  • 3D212BB44
  • 3D212BB53
  • 3D212BB66
  • 3D212BB85
画像

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JP2019519579thum.jpg
出願権利状態 公開
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